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LoRaWAN介绍13 SX1301

2018-8-18 14:10:12 2201 无线射频芯片

0 如果说LoRaWAN是闪电战，那么SX1301就是坦克，前者是建立在后者的基础上。SX1301是基于LoRa调制的基带芯片，它的目标是为广域范围的众多无线节点提供健壮的星型基站。 SX1301有一些关键的技术特征：高达-142.5dBm的接收灵敏度、49个LoRa“虚拟”通道和ADR技术。 1 整体结构如下图所示，SX1301一般外接2片SX1257（或SX1255）。SX125x是射频前端芯片，它负责将I/Q（In-phase / Quadrature，同相正交数字信号）转换成无线电模拟信号。仔细查看SX1301的结构图，它是由2个MCU和ASIC（ApplicationSpecific Integrated Circuit，专用集成电路）的综合体。主要部件包括：射频MCU：该MCU通过SPI总线连接2片SX125x，主要负责实时自动增益控制、射频校准和收发切换。数据包MCU：该MCU负责分配8个LoRa调制解调器给多个通道，它仲裁数据包的机制包括速率、通道、射频和信号强度。 IF0~IF7的LoRa通道：它们的带宽固定为125kHz，每个通道可以设置中心频率，每个通道可以接收SF7~SF12共6种速率的LoRa信号。 IF8通道：带宽支持125 / 250 / 500kHz，希望用于网关之间的高速通信。 IF9通道：收发(G)FSK信号，LoRaWAN在欧洲地区使用了该通道。 2 实现ADR技术 ADR（Adaptive Data Rate，速率自适应）是LoRaWAN核心优势，它的原理是：依赖End Nodes和Gateway的距离，越近，End Nodes将采用高速率；越远，End Nodes将采用低速率。其实，ADR是SX1301的“贡献”。如下图所示，SX1301的IF0~IF7的8通道，它们设置了8个中心频率，但每一个通道都能接收SF7~SF12共6种速率的LoRa信号。这样一来，一个End Node可以根据信号强度，自由选择SF（即速率）来发送数据。它至少具备3个优势： End Node可以切换到8个频率中任意一种，有效降低同频干扰； End Node可以使用6种速率中任意一种，Gateway不用记录它的速率，简单化； Gateway可以实现天线分集，有效改善移动End Node的多径衰退；特别注意：8个通道最多同时解调8个LoRa数据包，因为“前导码搜索引擎”和“解调引擎”是分离的，同时解调引擎为8个单元。 3 多通道频谱 2片SX125x和共10个通道，都可以灵活配置频率。一起看上图的实例：射频前端A配置中心频率=867.0MHz 射频前端B配置中心频率=868.4MHz 10通道频率配置如下表所示通道频率射频前端频偏属性 IF1 866.875MHz A -125kHz 固定速率LoRa IF2 868.400MHz B 0kHz 64kbps的GFSK IF3 866.6875MHz A -312.5kHz 6速率LoRa通道 IF4 867.0625MHz A 62.5kHz 6速率LoRa通道 IF5 867.1875MHz A 187.5kHz 6速率LoRa通道 IF6 867.3125MHz A 312.5kHz 6速率LoRa通道 IF7 868.0875MHz B -312.5kHz 6速率LoRa通道 IF8 868.2125MHz B -187.5kHz 6速率LoRa通道 IF9 868.5875MHz B 187.5kHz 6速率LoRa通道 IF10 868.7125MHz B 312.5kHz 6速率LoRa通道 4 控制接口 SX1301依赖microcode（微代码）来运行，上电后MCU负责发送microcode给SX1301，semtech提供该microcode的二进制文件。MCU和SX1301的通信总线是SPI。考虑多种射频通道和收发设备（如：SX1257或SX1255）和不同的硬件实现方式（如：1个SX1301或8个SX1301），为简化设计和方便移植，组织了HAL（Hardware AbstractionLayer，硬件抽象层）接口。数据结构调用函数参数定义 lgw_conf_rxrf_s lgw_rxrf_setconf() 设置SX125x的中心频率和开启/停止 lgw_conf_rxif_s lgw_rxif_setconf() 设置IF通道中心频率，射频芯片等参数 lgw_pkt_rx_s lgw_receive() 接收数据包的有效数据和元数据 lgw_pkt_tx_s lgw_send() 发送数据包的有效数据和射频参数函数功能定义 lgw_rxrf_setconf() 配置射频参数按用户要求设置SX125x的射频参数 lgw_rxif_setconf() 按用户要求设置IF调制解调器参数 lgw_start() 硬件管理启动SX1301 lgw_stop() 停止SX1301，节能或重新配置 lgw_receive() 收发数据包从RX FIFO提取接收数据包 lgw_send() 通过指定IF通道，发送一个数据包 5 电气与资源项目最小值典型值最大值单位供电电压 3.0 / 3.6 V 工作温度 -40 / 85 ℃ 全速功耗 / 990 1350 mW SPI时钟速率 / / 10 MHz 射频晶振频率 / 32 / MHz 射频晶振精度 -10 / +10 ppm 高速处理晶振 130 133 150 MHz 下载经典的 0
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