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來(lái)自Arduino的小巧的LoRa開(kāi)發(fā)板——MKR WAN 1300開(kāi)發(fā)板評(píng)測(cè)

Arduino LoRa MKR WAN Atmel SAMD21 Murata CMWX1ZZABZ

2022-08-01
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作者：SATURN
來(lái)源：21ic

[導(dǎo)讀]
LoRa的優(yōu)勢(shì)在于低功耗和遠(yuǎn)距離，理論上來(lái)說(shuō)，相比于BLE和WiFi更具優(yōu)勢(shì)。不過(guò)在可穿戴領(lǐng)域，依舊是BLE一枝獨(dú)秀；而WiFi則一直獨(dú)霸著局域網(wǎng)無(wú)線通信領(lǐng)域。相對(duì)來(lái)說(shuō)，LoRa在工業(yè)應(yīng)用方面正逐漸顯露自己獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。市面上LoRa產(chǎn)品不少，大多以模塊的方式提供給用戶，借助三方MCU來(lái)實(shí)現(xiàn)自己的遠(yuǎn)程通信功能。

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LoRa的優(yōu)勢(shì)在于低功耗和遠(yuǎn)距離，理論上來(lái)說(shuō)，相比于BLE和WiFi更具優(yōu)勢(shì)。不過(guò)在可穿戴領(lǐng)域，依舊是BLE一枝獨(dú)秀;而WiFi則一直獨(dú)霸著局域網(wǎng)無(wú)線通信領(lǐng)域。相對(duì)來(lái)說(shuō)，LoRa在工業(yè)應(yīng)用方面正逐漸顯露自己獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。市面上LoRa產(chǎn)品不少，大多以模塊的方式提供給用戶，借助三方MCU來(lái)實(shí)現(xiàn)自己的遠(yuǎn)程通信功能。

MKR WAN 1300是一款功能強(qiáng)大的主板，結(jié)合了MKR Zero和LoRa連接的功能。對(duì)于希望設(shè)計(jì)物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目的制造商而言，它是理想的解決方案，而且在具有低功耗方面具備自己獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，使用Arduino來(lái)開(kāi)發(fā)和測(cè)試，也減少了對(duì)專業(yè)人員的技術(shù)需求。

MKR1300使用兩節(jié)1.5V AA/AAA電池或外部5V為電路板供電，從一個(gè)源切換到另一個(gè)源是自動(dòng)完成的。良好的32位計(jì)算能力，類似于MKR ZERO板，豐富的GPIO接口，低功耗LoRa通信以及用于代碼開(kāi)發(fā)和編程的Arduino軟件的易用性等特性，使得該主板成為緊湊外形的新興物聯(lián)網(wǎng)電池供電項(xiàng)目的首選。另外 USB端口可用于為電路板供電，ArduinoMKR WAN 1300能夠在連接或不連接電池的情況下運(yùn)行，具備很低的功耗。

雖然說(shuō)包裝好壞不影響產(chǎn)品使用體驗(yàn)，不過(guò)有了極富科技感的外包裝，格調(diào)還是要高一點(diǎn)的。

包裝盒背面有個(gè)laser標(biāo)簽，從不同的角度看，可以看到很漂亮的Arduino logo，贊!

開(kāi)發(fā)板上兩個(gè)主要器件：一個(gè)是Atmel SAMD21，另一個(gè)是Murata CMWX1ZZABZ LoRa模塊。前者讓我們體驗(yàn)Arduino，后者讓我們體驗(yàn)LoRa，二者合起來(lái)，就是MKR1300的極致方便和簡(jiǎn)單易用了。

Arduino Zero兼容引腳使用過(guò)孔排針來(lái)引出，正反兩面都可以連接外設(shè)，同時(shí)也非常方便和其它擴(kuò)展板來(lái)進(jìn)行連接以擴(kuò)展功能。

ATSAMD21G18是一款低功耗，高性能的基于ARM®Cortex®-M0 +的閃存微控制器，是各種家庭自動(dòng)化，消費(fèi)，計(jì)量和工業(yè)應(yīng)用的理想選擇。

它的特點(diǎn)主要包括：

• 256KB閃存和32KB SRAM

• 工作頻率高達(dá)48MHz

• 六個(gè)串行通信模塊(SERCOM)可配置為UART / USART，SPI或I2C，三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，32位實(shí)時(shí)時(shí)鐘和日歷，20個(gè)PWM通道，一個(gè)14通道12位ADC，一個(gè)10位DAC

• 全速USB設(shè)備和嵌入式主機(jī)

• 支持多達(dá)120個(gè)觸摸通道

• 1.62V至3.63V電源

• 易于將引腳遷移到SAMD21G和SAMD21J器件

• 由Atmel Studio，ASF和SAM D21 Xplained Pro套件提供支持

CMWX1ZZABZ是一種新型，緊湊，低成本，低功耗的廣域網(wǎng)(LPWAN)無(wú)線模塊，支持LoRaWAN遠(yuǎn)程無(wú)線協(xié)議。這款新型獨(dú)立模塊尺寸僅為12.5 x 11.6 x 1.76 mm，采用金屬屏蔽封裝，包括Semtech SX1276超遠(yuǎn)程擴(kuò)頻無(wú)線收發(fā)器和STMicro STM32L0系列ARM Cortex-M0 + 32位微控制器(MCU)。集成的TCXO具有強(qiáng)大的低漂移熱特性，可為RF收發(fā)器提供精確的時(shí)鐘源。可以通過(guò)UART，SPI或I2C外設(shè)接口實(shí)現(xiàn)與模塊的通信。ADC和多達(dá)18個(gè)GPIO為連接傳感器，開(kāi)關(guān)和狀態(tài)LED提供了充分的靈活性，該模塊由2.2至3.6 VDC電源供電。Murata CMWX1ZZABZ模塊具有預(yù)認(rèn)證的無(wú)線電監(jiān)管認(rèn)證，適用于世界上大多數(shù)地理區(qū)域的868和915 MHz工業(yè)，科學(xué)和醫(yī)療(ISM)頻譜。

正常輸出功率為+14 dBm，但可以選擇PA增強(qiáng)功能，以便在遠(yuǎn)距離應(yīng)用或終端設(shè)備位于室內(nèi)信號(hào)較差的位置時(shí)將RF輸出增加至+ 20dBm。MCU包括192 kB閃存和20 kB RAM，并具有足夠的內(nèi)存來(lái)嵌入客戶應(yīng)用程序和托管其他調(diào)制堆棧。此外，可選的STSAFE安全元件可以集成到MCU中，以增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全功能。

該模塊的典型應(yīng)用包括智能計(jì)量，可穿戴設(shè)備，跟蹤，M2M和物聯(lián)網(wǎng)(IoT)邊緣節(jié)點(diǎn)。該模塊可適應(yīng)各種溫度，工作溫度范圍為-40至+ 85°C。

MKR1300支持使用Arduino來(lái)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，使用之前先要添加硬件平臺(tái)的支持，在Arduino的開(kāi)發(fā)板管理器里添加MKR1300支持

安裝過(guò)程中也會(huì)添加對(duì)該板的驅(qū)動(dòng)支持。

除了添加硬件平臺(tái)外，還要添加MKRWAN庫(kù)，該庫(kù)封裝了LoRa的底層驅(qū)動(dòng)支持，在Arduino里直接調(diào)用相關(guān)的API就可以實(shí)現(xiàn)通信功能，無(wú)需關(guān)心LoRa的具體細(xì)節(jié)，只需要指定通信參數(shù)即可。

這樣開(kāi)發(fā)環(huán)境就準(zhǔn)備得差不多了。

不過(guò)要使用LoRa來(lái)通信，我們一般還需要一個(gè)LoRa網(wǎng)關(guān)，如果所在地區(qū)已有LoRa網(wǎng)關(guān)覆蓋，就可以跳過(guò)這一步，如果沒(méi)有，自己準(zhǔn)備一個(gè)吧!這里使用的是Pilot RK831網(wǎng)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的轉(zhuǎn)發(fā)。

一個(gè)典型的LoRa通信網(wǎng)絡(luò)如下

通信包括結(jié)點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)及網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器(含應(yīng)用程序)，這里使用TTN(The Thingsnetwork)來(lái)做為服務(wù)器，首先得在TTN上建立一個(gè)應(yīng)用程序，以配合網(wǎng)關(guān)來(lái)處理數(shù)據(jù)。

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