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【Tutorial】解析支援 LoRa 的 Sertek 版 Quark SE C1000 開發板

   
作者:陸向陽

Intel Quark SE C1000的體驗開發評估上,除了Intel自己官方的開發板外,Sertek也有推出自己的版本。Sertek版在週邊晶片及感測器的配置上,幾乎都比Intel更完整,其中又以具備LoRa收發器晶片模組為其特點,這是Intel版缺乏的部份。

因此,筆者以下針對LoRa收發器方面,進行更多的硬體層面探索了解,希望讓其他對Sertek版Quark SE C1000開發板,以及LoRa晶片技術有興趣的人,多一些參考資訊。

Sertek版的Quark SE C1000開發板中,最上層為無線收發器模組板,板上有藍牙(BLE)收發器模組與LoRa收發器模組。

LoRa模組特性

首先,Sertek並非直接使用LoRa的收發器晶片,而是向台灣的環天世通科技(GlobalSat WorldCom Corporation)購買收發器模組,模組內的主體除了晶片外,也包含其他搭配的電子元件。

模組的編號為LM-230H,其實還有一款為LM-230L,差別只在於運作頻率,前者在於410MHz~525MHz頻段,後者為862MHz~1020MHz頻段,不同的頻段主要在適應不同的國區,目前低於1GHz(Sub-1GHz)的頻段,各國法規的開發尺度不一,例如美國只准用915MHz,歐洲則准用868MHz。LM-230H內的LoRa收發器晶片是美國Semtech公司的SX127x(x=6/7/8/9)。

SX127x晶片的發送功率最高100mW(毫瓦),發送距離則在1公里~10公里。在收發到信號後,是透過UART介面(晶片本身可選擇用I2C、SPI或UART等介面,但模組設計上預設選定UART)傳送給其他晶片,而其UART支持多種傳輸率(更正規說是鮑率baud rate),包含1200/2400/4800/9600/19200/38400/57600bps等,預設值是9600bps

LoRa定位是低功耗無線廣域網路(Low-Power Wide Area Network, LPWAN),因此不需要太高的資料傳輸量。除了傳輸率外,在傳輸的同位查核校驗上則支援8N1、8E1、8O1等格式。也因為是LPWAN,所以LoRa收發器晶片SX127x強調長距離、高覆蓋傳輸,最遠可達10公里,但這也必須付出僅有0.81kbps資料傳輸量的代價。

同理,傳輸距離能很遠,是因為接收端的靈敏度較高,在相同發送功率下(各國多有規範,不允許晶片無限上綱地加大發送功率,以免影響環境與生物),自然可以傳輸較遠,同樣是0.81kbps的極低傳輸率時,SX127x 也可以有-132dBm的接收靈敏度。

接腳配置說明

進一步說明,SX127x晶片共有28支接腳,但由於環天已將晶片包裝成模組,許多接腳的對應電路已經實現,真正顯露到模組外的剩14支接腳。

在14支接腳中,有些只單純的供電需求,如VCC、GND接腳;有的是天線接腳(模組本身提供IPEX天線連接器,而Sertek板子上還備有同軸的RF連接器);有的只是保留而尚未定義或者是重置(Reset/RST,Semtech官方資料寫NRESET,模組技術資料則是寫NRST)接腳等;真的與外部MCU晶片有關的接腳只有5支:RXD、TXD、BZ、P1、P2。

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陸向陽

Author: 陸向陽

從電子科系畢業後,即以媒體人的角色繼續這段與「電子科技」的不解之緣。歷任電子技術專書作者、電子媒體記者、分析師等角色,並持續寫作不殆。近來投入Arduino、Raspberry Pi等開放硬體的研究與教程介紹。

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