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來自Arduino的小巧的LoRa開發(fā)板——MKR WAN 1300開發(fā)板評測
- [導讀]
- LoRa的優(yōu)勢在于低功耗和遠距離，理論上來說，相比于BLE和WiFi更具優(yōu)勢。不過在可穿戴領(lǐng)域，依舊是BLE一枝獨秀；而WiFi則一直獨霸著局域網(wǎng)無線通信領(lǐng)域。相對來說，LoRa在工業(yè)應(yīng)用方面正逐漸顯露自己獨特的優(yōu)勢。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來實現(xiàn)自己的遠程通信功能。
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LoRa的優(yōu)勢在于低功耗和遠距離，理論上來說，相比于BLE和WiFi更具優(yōu)勢。不過在可穿戴領(lǐng)域，依舊是BLE一枝獨秀;而WiFi則一直獨霸著局域網(wǎng)無線通信領(lǐng)域。相對來說，LoRa在工業(yè)應(yīng)用方面正逐漸顯露自己獨特的優(yōu)勢。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來實現(xiàn)自己的遠程通信功能。
MKR WAN 1300是一款功能強大的主板，結(jié)合了MKR Zero和LoRa連接的功能。對于希望設(shè)計物聯(lián)網(wǎng)項目的制造商而言，它是理想的解決方案，而且在具有低功耗方面具備自己獨特的優(yōu)勢，使用Arduino來開發(fā)和測試，也減少了對專業(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，從一個源切換到另一個源是自動完成的。良好的32位計算能力，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行，具備很低的功耗。
雖然說包裝好壞不影響產(chǎn)品使用體驗，不過有了極富科技感的外包裝，格調(diào)還是要高一點的。
包裝盒背面有個laser標簽，從不同的角度看，可以看到很漂亮的Arduino logo，贊!
開發(fā)板上兩個主要器件：一個是Atmel SAMD21，另一個是Murata CMWX1ZZABZ LoRa模塊。前者讓我們體驗Arduino，后者讓我們體驗LoRa，二者合起來，就是MKR1300的極致方便和簡單易用了。
Arduino Zero兼容引腳使用過孔排針來引出，正反兩面都可以連接外設(shè)，同時也非常方便和其它擴展板來進行連接以擴展功能。
ATSAMD21G18是一款低功耗，高性能的基于ARM®Cortex®-M0 +的閃存微控制器，是各種家庭自動化，消費，計量和工業(yè)應(yīng)用的理想選擇。
它的特點主要包括：
• 256KB閃存和32KB SRAM
• 工作頻率高達48MHz
• 六個串行通信模塊(SERCOM)可配置為UART / USART，SPI或I2C，三個16位定時器/計數(shù)器，32位實時時鐘和日歷，20個PWM通道，一個14通道12位ADC，一個10位DAC
• 全速USB設(shè)備和嵌入式主機
• 支持多達120個觸摸通道
• 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)無線模塊，支持LoRaWAN遠程無線協(xié)議。這款新型獨立模塊尺寸僅為12.5 x 11.6 x 1.76 mm，采用金屬屏蔽封裝，包括Semtech SX1276超遠程擴頻無線收發(fā)器和STMicro STM32L0系列ARM Cortex-M0 + 32位微控制器(MCU)。集成的TCXO具有強大的低漂移熱特性，可為RF收發(fā)器提供精確的時鐘源。 可以通過UART，SPI或I2C外設(shè)接口實現(xiàn)與模塊的通信。ADC和多達18個GPIO為連接傳感器，開關(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)認證的無線電監(jiān)管認證，適用于世界上大多數(shù)地理區(qū)域的868和915 MHz工業(yè)，科學和醫(yī)療(ISM)頻譜。
正常輸出功率為+14 dBm，但可以選擇PA增強功能，以便在遠距離應(yīng)用或終端設(shè)備位于室內(nèi)信號較差的位置時將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，以增強網(wǎng)絡(luò)安全功能。
該模塊的典型應(yīng)用包括智能計量，可穿戴設(shè)備，跟蹤，M2M和物聯(lián)網(wǎng)(IoT)邊緣節(jié)點。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來進行開發(fā)，使用之前先要添加硬件平臺的支持，在Arduino的開發(fā)板管理器里添加MKR1300支持
安裝過程中也會添加對該板的驅(qū)動支持。
除了添加硬件平臺外，還要添加MKRWAN庫，該庫封裝了LoRa的底層驅(qū)動支持，在Arduino里直接調(diào)用相關(guān)的API就可以實現(xiàn)通信功能，無需關(guān)心LoRa的具體細節(jié)，只需要指定通信參數(shù)即可。
這樣開發(fā)環(huán)境就準備得差不多了。
不過要使用LoRa來通信，我們一般還需要一個LoRa網(wǎng)關(guān)，如果所在地區(qū)已有LoRa網(wǎng)關(guān)覆蓋，就可以跳過這一步，如果沒有，自己準備一個吧!這里使用的是Pilot RK831網(wǎng)關(guān)來實現(xiàn)信號的轉(zhuǎn)發(fā)。
一個典型的LoRa通信網(wǎng)絡(luò)如下
通信包括結(jié)點、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)來做為服務(wù)器，首先得在TTN上建立一個應(yīng)用程序，以配合網(wǎng)關(guān)來處理數(shù)據(jù)。
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