10公里通讯LoRa模块，Ra-01SCH-P模组详细介绍+使用教程

AIoT行业洞察 2024-08-23 1982

描述

Ra-01SCH-P是安信可科技设计开发的 LoRa 系列模组。该模组用于超长距离扩频通信，其射频芯片 LLCC68+主要采用 LoRa™远程调制解调器，用于超长距离扩频通信，抗干扰性强，能够最大限度降低电流消耗。

扩频通信

借助 SEMTECH 的 LoRa™专利调制技术，在此技术基础上模组内置了功率放大器（PA）与低噪声放大器（LNA），具有超过-137dBm 的高灵敏度，+29dBm 的发射功率，传输距离远，可靠性高。同时，相传统调制技术，LoRa™调制技术在抗阻塞和选择方面也具有明显优势，解决了传统设计方案无法同时兼顾距离、抗干扰和功耗的问题。

特征

●支持FSK、GFSK、LoRa®调制方式

●支持频段 803MHz~930MHz

●最大发射功率可选配（配置方法详见下文设计指导）

- ①默认配置，内部 PA 采用 3.3V 供电电压；此状态 Tx Power 最大可达+29dBm，工作电流为 750mA

- ②可选配置，内部 PA 采用 5V 供电电压；此状态 Tx Power 最大可达+31dBm，工作电流为 1A

●高灵敏度：低至-137dBm@SF10 125KHz

●极小的尺寸 17163.2(±0.2)MM、双列邮票孔贴片封装

●支持扩频因子 SF5/SF6/SF7/SF8/SF9/SF10/SF11

●接收状态下具有低功耗特性，接收电流最低为 16mA

●模块采用 SPI 接口，使用半双工通信，带 CRC、高达 256 字节的数据包引擎

●支持多种天线安装方式，兼容半孔焊盘/通孔焊盘/IPEX 座子

一、软硬件介绍

1. 代码下载及分析

通过下述链接获取相关demo

https://docs.ai-thinker.com/%E5%BC%80%E5%8F%91%E8%B5%84%E6%96%99

扩频通信

如下图所示为初始化硬件的函数：

扩频通信

NVIC_PriorityGroupConfig()函数将中断优先级分组配置为4，4位全部分配为抢占式优先级；PB12引脚设置为控灯引脚，用来指示程序发送或收到数据；将时钟配置为1ms执行一次中断函数，中断函数内容如下图：

扩频通信

main函数如下图所示：

扩频通信

其中使用函数ExampleLLCC68ReciveDemo()和函数ExampleLLCC68SendDemo()用来设置Ra-01SCH-P模组选择使用该模组进行接收还是发送；

1) ExampleLLCC68ReciveDemo()函数

ExampleLLCC68ReciveDemo()函数内容如下图所示：

扩频通信

其中注册了五个回调函数：

LLCC68OnTxDone()：当数据发送完毕执行的回调函数

LLCC68OnRxDone()：当接收数据完毕执行的回调函数

LLCC68OnTxTimeout()：发送数据超时后执行的回调函数

LLCC68OnRxTimeout()：接收数据超时后执行的回调函数

LLCC68OnRxError()：接收数据错误后执行的回调函数

Radio.Init( &LLCC68RadioEvents )函数注册了以上五个回调函数，如下图所示为此函数实现；

扩频通信

Radio.SetChannel(LORA_FRE)函数用来设置Ra-01SCH-P模组的射频频率，函数实现如下图所示；

扩频通信

Radio.SetTxConfig( MODEM_LORA, LORA_TX_OUTPUT_POWER, 0, LORA_BANDWIDTH,

LORA_SPREADING_FACTOR, LORA_CODINGRATE,

LORA_PREAMBLE_LENGTH, LORA_FIX_LENGTH_PAYLOAD_ON,

true, 0, 0, LORA_IQ_INVERSION_ON, 3000 )函数用来设置Ra-01SCH-P模组的TX模式参数。

函数参数：LoRa模式、发射功率、FSK模式使用参数（LoRa模式设置为0）、带宽、纠错编码率、前导码长度、固定长度数据包（默认false）、CRC校验、0表示关闭调频、调频之间的符号数（关闭调频此参数无意义），此函数实现如下图所示：

扩频通信

OCP_Value = Radio.Read(REG_OCP)读取当前过流保护设置的最大值；

Radio.SetRxConfig( MODEM_LORA, LORA_BANDWIDTH, LORA_SPREADING_FACTOR,

LORA_CODINGRATE, 0, LORA_PREAMBLE_LENGTH,

LORA_LLCC68_SYMBOL_TIMEOUT, LORA_FIX_LENGTH_PAYLOAD_ON,

0, true, 0, 0, LORA_IQ_INVERSION_ON, false )函数用来设置Ra-01SCH-P模组RX模式的参数。

函数参数：LoRa模式、带宽、扩频因子、编码纠错率、自动控制频率带宽、前导码长度、符号超时时间（接收器等待下一个符号到达的最长时间）、数据包长度是否固定、负载长度、是否CRC校验、是否启用频率跳变、频率跳变周期（需启动频率跳变，否则无效）、是否反转I/Q分量、是否连续接收。

Radio.Rx( 0 )进入接收模式，函数实现如下图所示：

扩频通信

Radio.IrqProcess( )判断是否有事件发生的处理函数，其中可判断事件：TX_DONE、RX_DONE、CRC_ERROR、CAD_DONE、RX_TX_TIMEOUT、PREAMBLE_DETECTED、SYNCWORD_VALID、HEADER_VALID、HEADER_ERROR。函数实现如下图所示：

扩频通信

delay_ms(1)延迟1ms判断一次是否有事件发生；

2) ExampleLLCC68SendDemo()函数

ExampleLLCC68SendDemo()函数是定时发送函数，函数实现如下图所示：

扩频通信

与ExampleLLCC68ReciveDemo()函数的区别在while()循环内，Get_SysTick()用来获取当前程序运行的时间（ms），

if(0==u32_count%1000){

printf("systick=%d ,send u32 data:%drn", Get_SysTick(),u32_count);

if(0==u32_count%2000){

Radio.Send((uint8_t *)&u32_count,4);

}else

Radio.Send((uint8_t *)sendData,(strlen(sendData)+1));

}

u32_count++;

delay_ms(1);

上述代码为每个2s发送一次数据，2s发送一次计数值，发送函数实现如下图所示

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2. 硬件介绍

扩频通信

LLCC68+的通用 IO 引脚在 LoRa™模式下均可用。它们的映射关系取决于

RegDioMapping1 和 RegDioMapping2 这两个寄存器的配置。

IO口功能映射表如下图所示：

扩频通信

1) 特殊引脚说明

●关于 VCCPA 脚

模组内部的 PA 的支持多种供电电压，采用 3.3V 供电，模组的最大发射功率可达+29dBm；采用 5V 供电，模组的最大发射功率可达+31dBm;

模组默认的 BOM 配置，PA 使用模组的 3V3 pin 脚供电，把模组的 VCCPA pin 脚悬空处理即可;

如果 PA 使用 5V 供电，请联系安信可修改模组 BOM，并给模组的 VCCPA pin 脚提供 5V 供电;

●关于 RF_EN 脚

RF_EN 为模组内置 PA 芯片的使能脚，该 pin 脚为高电平时，模组的 RF 处于正常收发状态；该 pin 脚为低电平时，模组的 RF 功能被关闭，此时可以降低模组的功耗。

模组默认 BOM，内部上拉 10K 电阻（即默认处于正常收发状态）。如果需要低功耗的工作场景，请用外部的 MCU 控制此 pin 脚为低电平状态。低电平时，该 pin 脚默认的上拉电阻，可能会有漏电流。如不需要内置的上拉电阻，请联系安信可修改 BOM。

扩频通信

综上，模组有四种 BOM 配置

配置 1.VCCPA 悬空，RF_EN 内置上拉电阻 1M（默认 BOM 配置）

配置 2.VCCPA 悬空，RF_EN 无内置上拉电阻

配置 3.VCCPA 连接，RF_EN 内置上拉电阻 1M

配置 4.VCCPA 连接，RF_EN 无内置上拉电阻 1M

2) 典型应用电路

扩频通信

模组默认 VCCPA 悬空，如需 5V 供电达到更高的发射功率，请联系安信可修改 BOM。

建议外部 MCU 的 IO 口控制模组的 RF_EN，实现低功耗的应用场景。

3) 其他说明

与主控 MCU 的通信接口，除了 SPI 接口外，还要把 BUSY/DIO1 连接到主控 MCU的 IO 口。

扩频通信

天线焊接在主控板上，建议在天线接口处预留派型匹配电路。

3. 天线的安装

●Ra-01SCH-P 需要外接天线使用，模块上有半孔焊盘可以引到主板上。

●为了天线能达到最优的效果，天线装配的位置要远离金属件。

●天线安装结构对模块性能有较大影响，务必保证天线外露，最好垂直向上。当模块安装于机壳内部时，可使用优质的天线延长线,将天线延伸至机壳外部。

●天线切不可安装于金属壳内部，将导致传输距离极大削弱。

4. 供电

●推荐 3.3V 电压，峰值 1A 以上电流

●如使用 DC-DC 建议纹波控制在 100mV 以内

●DC-DC 供电电路建议预留动态响应电容的位置，可以在负载变化较大时，优化输出纹波

●3.3V 电源接口建议增加 ESD 器件

●在针对模块设计供电电路时，供电电流推荐保留 30%以上余量,有整机利于长期稳定地工作

●请注意电源正负极的正确连接,如反接可能会导致模块永久性损坏

扩频通信

5. 软件注意

FEM 芯片最大输入功率不能超过+15dBm，否则会有烧坏 FEM 芯片。用户需严格配置 LLCC68 的输出功率，推荐 0dBm-3dBm。

此模块为 LLCC68+外围电路，用户可以完全按照 LLCC68 芯片手册进行操作；

DIO1/DIO2 是一般通用的 IO 口，可以配置成多种功能。

其中射频开关 TX/RX 的控制，可以由外部 MCU 控制；也可以由外部 MCU 和 LLCC68的 DIO2 联合控制。

LLCC68 与 SX1262/SX1268 的差异：

- SX1262/SX1268 支持扩频因子SF5、SF6、SF7、SF8、SF9、SF10、SF11、SF12；SX1262/SX1268；可设置的扩频因子与接收带宽；LoRa@ Rx/Tx，BW = 7.8 - 500 kHz；SF5 TO SF12，BR=0.018 - 62.5 Kb/S

- LLCC68 支持扩频因子 SF5,SF6,SF7,SF8,SF9,SF10,SF11；LLCC68 可设置的扩频因子与接收带宽；LoRa@ Rx/Tx，BW = 125 - 250 - 500 kHz

LoRa@，SF=5-6-7-8-9 for BW=125kHz；LoRa@, SF=5-6-7-8-9-10 for BW =250 kHz；LoRa@，SF=5-6-7-8-9-10-11 for BW=500 kHz

二、使用介绍

1. 准备

两块Ra-01SCH-P模组；

n根杜邦线；

两个USB转TTL工具；

Ra-01SCH-P Demo；

ST-Link烧录工具；

STM32F103C8T6开发板*2；

USB转TTL工具与STM32开发板接线如下图所示：

扩频通信

烧录接线如下图所示：

扩频通信

Ra-01SCH-P模组与STM32开发板接线如下图所示：

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提示：若需要更大发射功率，需要使用5V给PA供电，可给予VCCPA引脚5V电压；（模组默认使用内部3.3V给PA供电）

接线如下图所示：

扩频通信

2. 烧录程序

1) 烧录接收程序

main函数如下图所示：

扩频通信

然后将ST-Link与STM32开发板链接编译烧录即可；

2) 烧录发送程序

main函数如下图所示：

扩频通信

然后将ST-Link与STM32开发板链接编译烧录即可。

三、展示

1. 串口调试助手通信log信息

扩频通信

左边为发送模式的模组，右边为接收模式的模组。

2. 运行模组通信灯光指示（点击图片查看）

扩频通信

四、总结

以上就是本期分享的内容，目的在于详细介绍Ra-01SCH-P模组，更多资料可从我们官网上获取。

官方官网：https://www.ai-thinker.com

开发资料：https://docs.ai-thinker.com/

官方论坛：http://bbs.ai-thinker.com

技术支持：support@aithinker.com

审核编辑黄宇

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