物联网工业设计

Seeed 为全球开发人员社区提供开放技术和制造服务，目标是让硬件更易于使用并促进创新。该公司的重点是鼓励物联网和人工智能的硬件解决方案。在本文中，我们将深入了解两款产品：XIAO RP2040 和 LoRa-E5 （STM32WLE5JC） 模块。

如今的设计师必须创建价格合理、功能强大、体积小，最重要的是轻巧便携的项目。此外，它们应该消耗很少的能量并配备许多传感器。它们似乎具有相反的要求和功能，但所有这些都可以通过当今的技术实现。Seeed XIAO RP2040 和 Seeed LoRa-E5 设备实现了所有这些，同时保持了编程的简单性，这无疑是一个显着的优势。

Seeed XIAO RP2040 模块

该模块专为创建可穿戴设备和快速方便的原型设计而设计。它是一个功能强大的微控制器（参见图 1），使用 Raspberry Pi RP2040 芯片，工作频率为 133-MHz。它可以用 C/C++ 和 MicroPython 编程，后者是初学者的绝佳选择。虽然占用空间小，非常紧凑，但它使用先进的接口，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 mm，没有电子元件，这使得组装在空间上非常小。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，将其放置在您的 PCB 上是一个非常简单的 *** 作。这允许实现非常小、轻且可穿戴的项目。这些引脚与 Seeeduino XIAO 板完全兼容。它还有多个接口用于连接外界，如下：

11个数字引脚

四个模拟引脚

11 个 PWM 引脚

一个UART接口

1个I2C接口

1个SPI接口

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

一个复位按钮

一键开机

一个 RGB LED 二极管

一个 LED 二极管，用于证明设备的运行

两个 LED 二极管监控串口

板上一个用户 LED 二极管

图 1：Seeed XIAO RP2040 模块及其引脚

该模块完美兼容 Seeeduino XIAO 扩展板（见图 2），这是一款功能强大的扩展板，尺寸远小于 Raspberry Pi 4。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 监视器即可显示视觉数据。扩展板具有对设计人员非常有用的其他功能，例如用于再现声音音符的无源蜂鸣器和用于任何类型活动的可定制用户按钮。它们是很小的选择，但对用户来说非常有价值。不需要焊接，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所需的库，构建项目和存储数据。也可以使用 Thonny 编辑器，它是 Python IDE 的开发环境，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。

图 2：通过扩展卡，您可以使用自己喜欢的编辑器来构建项目。

下面的简单示例（图 3 所示的接线图）有助于您熟悉开发系统，并首先了解它的编程和使用非常简单。这是一个简单而微不足道的闪光灯，以 1 秒的速度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（）

{

pinMode（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）；

}

图 3：使用 XIAO RP2040 模块制作的简单闪光灯

Seeed LoRa-E5 模块 （STM32WLE5JC）

该模块提供对 FSK 和 LoRa 模式的支持。后一种模式可以使用 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，因此适用于工业物联网产品的设计，工作温度介于 –40˚C 和 85˚C 之间。LoRa-E5（见图 4）是一种低成本的 LoRaWAN 模块，具有极低的功耗、极其紧凑和高性能的特点。它包含STM32 WLE5JC芯片，是第一款集成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，无需任何额外附件。它的“邮票孔”外形让您可以方便地将这个模块集成到您的 PCB 上，而不会浪费时间和精力从头开始设计您的设备。此外，该模块已通过 FCC 和 CE 认证，因此最终设计可以通过经济高效且快速的方式获得认证和批准。该模块特别适用于长距离和极低功率应用。一些可能的应用包括但不限于：因此，最终设计可以以具有成本效益和快速的方式获得认证和批准。该模块特别适用于长距离和极低功率应用。一些可能的应用包括但不限于：因此，最终设计可以以具有成本效益和快速的方式获得认证和批准。该模块特别适用于长距离和极低功率应用。一些可能的应用包括但不限于：

传感器网络

无线通讯

物联网通信

智能计量水、电、气

智慧城市中的各种设备

低功耗远距离远程监控

无线仪表读数

智慧农业

该器件的功耗非常低，电流至少为 2.1 µA，而且其极其紧凑的尺寸（仅 12 × 12 × 2.5 mm，带有 28 个 SMT 引脚）使其能够定位在极小的原型中。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，您可以轻松管理MCU的GPIO端口，包括UART、I2C和ADC。图 5 中的表格总结了该模块的其他特性。

图 5：Seeed LoRa-E5 （STM32WLE5JC） 的特性

该模块有以下两个版本，传输频率特性略有不同：

部件号：LoRa-E5-LF

单片机：ROM 256 KB/RAM 64 KB

发射功率 （dBm）：10_LF （434MHz） 和 22_LF （470MHz）

AT调制解调器：是的

部件号：LoRa-E5-HFMCU

ROM 256 KB/RAM 64 KB

发射功率 （dBm）：22_HF （868/915 MHz）

AT调制解调器：是的

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

图 6：LoRa-E5 引脚排列

结论

随着市场上的新模块，开发人员和设计人员现在拥有广泛的选择，可以以专业、精确和及时的方式实施他们的解决方案。低功耗和小尺寸是客户希望电子板具备的最关键特性。

审核编辑：郭婷