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使用XinaBox进行LoRa原型无线监控第1部分:简介

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使用模块化电子平台进行快速远程无线传感器系统的原型设计。

XinaBox是一个模块化电子系统,包括嵌入式处理器,主机接口,传感器,电源,通信,输出等。由于采用标准外形和紧凑的“xBUS”总线连接器,因此无需电线,焊接或面包板即可实现互连。

在本系列文章中,我们将了解如何用XinaBox于原型无线传感器系统的原型开发,该系统能够在非常长的距离和/或在恶劣的环境中运行。

用例

我们假设的用例是针对安全的无线监控应用,其中蓝牙和WiFi等系统由于其相对较短的连接范围而不合适。因此,这是一个可跨越数百米或更远的解决方案,而且途中有很多障碍。例如,制造业务的作业。或者可能是集装箱运输,因为距离具有挑战性,并且信号可能会被路径中的障碍物被严重削弱。

长距离

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LoRa是用于数字无线通信的专有模组,它是低成本的现成设备能够实现高达15km的连接范围,同时使用非常少的功率并且在未许可频带中操作。当中也有相应的限制,它的是宽带是非常窄的,只适合发送少量数据。非常适合无线传感器,但不适合传输文件,上网和流媒体视频。在我们的情况下,这是适合的。

 

虽然在几公里的距离内实现只有几毫瓦的通信看起来很神奇,但这可以通过使用线性展频和 “编码增益”来实现,这可以提高接收器的灵敏度,并能够从在噪声层下面检索信号。简而言之,使用LoRa,您可以花费更多时间进行广播和传输一定大小的负载而不使用传统的调制类型,例如FSK或ASK / OOK。但是在小负载的情况下这通常不是的问题。

有关LoRa调制和与其他类型比较的更深入描述,请参阅这里.

No WAN

LoRa和LoRaWAN之间的关系经常混淆。要区别非常简单,LoRa只提供传送信息的频道,LoRaWAN建立在此基础上,以实现具有寻址的大规模可扩展网络和涵盖设备供应,不同服务类别和互操作性等的综合标准。

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一个简单的系统来显示的LoRaWAN MAC层

再一次,使用LoRaWAN也有相应的限制,而如果你想推出一个国家或国际网络,它带来了一定程度的复杂性,充满对服务器的需求以及各种各样的限制。通过我们的安全应用程序,要求非常简单,我们希望尽可能消除复杂性并消除对外部服务的依赖,因此我们将使用非常简单的点对点系统 - 而不是LoRaWAN。

有关LoRaWAN的更多详细信息,请参阅这 帖子.

大量选项

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在XinaBox上面不乏硬件选项,我们只能看到一小部分可用的xChip,它们提供ATmega328P微控制器核心 (174-3696) ,Raspberry Pi接口 (174-3694) ,GPS (174-3740) ,VOC / eCO2气体 (174-3732) 和可见光/紫外线传感器 (174-3738) ,以及通过CR2032纽扣电池 (174-3721) 供电。

兼容Arduino

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CR02 (174-3699) 是基于ATmega328P微控制器的xChip模块,与配置为868MHz的RFM95W LoRa无线电配对。其他配置包括CR01 (174-3698) 和CR03 (174-3700) ,它们分别配置为433MHz和915MHz。

确保在您的位置使用正确的模块—例如欧洲为433或868MHz,美国为915MHz。

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这些板与Arduino Pro和Arduino Pro Mini兼容,因此得到Arduino IDE的支持,无需安装任何额外的板支持包装。不过,CPU /核心板没有集成USB接口,因为这可能只是编程所需要的,并且会增加尺寸和成本。这里我们将使用IP01 (174-3703) 编程接口,它建立在FT232R上,在Linux中模拟为/ dev / ttyUSBn。

接下来

在本系列的下一篇文章中,我们将仔细研究一下我们将要使用的简单LoRa系统,然后继续使用它来发送和接收数据。

Andrew Back

Open source (hardware and software!) advocate, Treasurer and Director of the Free and Open Source Silicon Foundation, organiser of Wuthering Bytes technology festival and founder of the Open Source Hardware User Group.
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