物联网工业设计

时间:2023-12-19
  Seeed XIAO RP2040 模块
  该模块专为创建可穿戴设备以及快速方便的原型设计而设计。它是一款功能强大的微控制器(见图 1),使用 Raspberry Pi RP2040 芯片,工作频率为 133 MHz。它可以使用 C/C++ 和 MicroPython 进行编程,后者对于初学者来说是一个不错的选择。虽然它占用空间很小,而且非常紧凑,但它采用先进的接口,支持 Arduino、CircuitPython 和 MicroPython,非常适合小型可穿戴应用。它采用 133 MHz 双核 ARM Cortex M0+ 处理器,具有 264 KB 内部 SRAM 和 2 MB 内部闪存。卡的背面只有20×17.5毫米,没有任何电子元件,这使得组装空间非常小。这样,该模块非常紧凑,因为所有电子元件都焊接在电路板的上表面,并且将其放置在 PCB 上的操作非常简单。这使得非常小的、轻的、可穿戴的项目得以实现。这些引脚与 Seeeduino XIAO 板完全兼容。它还具有多个与外界连接的接口,如下:
  11 个数字引脚
  四个模拟引脚
  11个脉宽调制引脚
  1个UART接口
  1个I2C接口
  1个SPI接口

  所有I/O引脚的工作电压均为3.3V,不能超过该电压,以免损坏CPU。该卡与 USB Type-C 端口兼容,该端口为模块供电,同时也允许数据交换。此外,还存在以下组件:

  1个重置按钮
  一个开机按钮
  1 个 RGB LED 二极管
  一个 LED 二极管,用于验证设备的运行情况
  两个 LED 二极管用于监控串口
  板上有 1 个用户 LED 二极管
  参见XIAO RP2040模块
  图 1:Seeed XIAO RP2040 模块及其引脚排列
  该模块与 Seeeduino XIAO 扩展板完美兼容(见图 2),这是一款功能强大的扩展板,尺寸比 Raspberry Pi 4 小得多。有了它,您可以快速轻松地实现您的项目。方便的 0.96 英寸 OLED 显示屏无需使用串行 PC 显示器即可显示可视数据。该扩展板还具有对设计人员非常有用的其他功能,例如用于再现原声音符的无源蜂鸣器以及用于任何类型活动的可定制用户按钮。它们都是小选项,但对用户来说非常有价值。无需焊接,因为所有引脚都从板上突出。此外,迷你SD卡插槽允许您扩展内存空间,从而可以分配更多原型制作所需的库,构建项目和存储数据。还可以使用 Thonny 编辑器,这是一种 Python IDE 开发环境,专为希望学习如何使用该语言开发应用程序的初学者和程序员而设计。

  扩展卡

  图 2:通过扩展卡,您可以使用您喜欢的编辑器来构建项目。
  下面的简单示例(图 3 中所示的接线图)旨在帮助您熟悉开发系统,并让您了解,重要的是,它的编程和使用非常简单。它是一个简单而琐碎的闪光灯,以 1 秒的速率交替改变模块数字端口 7 上的电流。通过添加电源模块,可以驱动更强大的负载,例如灯或电机。要实现的草图如下:
  无效设置()
  {
  引脚模式(7,输出);
  }
  无效循环()
  {
  数字写入(7,高);
  延迟(500);
  数字写入(7,低);
  延迟(500);
  }

  采用XIAO RP2040模块制作的闪光器

  图 3:使用 XIAO RP2040 模块制作的简单闪光器
  Seeed LoRa-E5 模块 (STM32WLE5JC)
  该模块提供对 FSK 和 LoRa 模式的支持。后一种模式可使用 62.5 kHz、125 kHz、250 kHz 和 500 kHz 的带宽。LoRa-E5模块的设计符合工业标准,因此适合用于工业物联网产品的设计,工作温度在–40°C至85°C之间。LoRa-E5(见图4)是一款低成本LoRaWAN模块,具有极低的功耗、极其紧凑且具有高性能的特点。它包含STM32 WLE5JC芯片,是首款集成LoRa RF和MCU组合的SoC。该模块还集成了ARM Cortex M4超低功耗MCU和LoRa SX126X,因此支持FSK和LoRa模式。以前版本的 LoRaWAN 模块需要额外使用 MCU 来运行应用程序代码。然而,您现在可以立即使用 LoRa-E5 STM32WLE5JC 模块,无需任何额外配件。其“邮票孔”外形尺寸使您可以方便地将该模块集成到 PCB 上,而无需浪费时间和精力从头开始设计设备。此外,该模块已获得 FCC 和 CE ,因此终设计可以以经济高效且快速的方式获得和批准。该模块特别适合长距离和极低功耗的应用。一些可能的应用包括但不限于:因此终设计可以以经济有效且快速的方式获得和批准。该模块特别适合长距离和极低功耗的应用。一些可能的应用包括但不限于:因此终设计可以以经济有效且快速的方式获得和批准。该模块特别适合长距离和极低功耗的应用。一些可能的应用包括但不限于:
  传感器网络
  无线通讯
  物联网通讯
  水、电、气智能计量
  智慧城市中的各种设备
  低功耗、远距离远程监控
  无线抄表
  智慧农业

  Seeed LoRa-E5 模块 (STM32WLE5JC)

  图 4:Seeed LoRa-E5 模块 (STM32WLE5JC)
  该器件的功耗非常低,电流至少为 2.1 ?A,并且其极其紧凑的尺寸(仅 12 × 12 × 2.5 mm,具有 28 个 SMT 引脚)允许其定位在极小的原型内。无线连接允许长距离连接,并使用集成的 LoRaWAN 协议和 AT 命令。对于想要在模块的MCU上开发软件的用户,可以轻松管理MCU的GPIO端口,包括UART、I2C和ADC。图 5 中的表总结了该模块的其他特性。

  参见 LoRa-E5

  图 5:Seeed LoRa-E5 (STM32WLE5JC) 的特性
  该模块有以下两个版本,在传输频率方面的特性略有不同:
  零件编号:LoRa-E5-LF
  MCU:ROM 256 KB/RAM 64 KB
  发射功率 (dBm):10_LF (434MHz) 和 22_LF (470MHz)
  AT 调制解调器:是
  部件号:LoRa-E5-HFMCU
  ROM 256KB/RAM 64KB
  发射功率 (dBm):22_HF (868/915 MHz)
  AT 调制解调器:是

  在图 6 中,您可以观察模块的详细引脚排列,以及每个引脚执行的功能。,下表显示了两种可用型号的与传输功率相关的性能测试数据,具体取决于电源电压。

  LoRa-E5 引脚排列
  图 6:LoRa-E5 引脚排列
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