433MHz无线遥控模块LoRa扩频高频解析.docx
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433MHz无线遥控模块LoRa扩频高频解析
APC340
APC340433MHz/470MHz无线遥控模块LoRa扩频
APC340模块是高度集成低功耗无线遥控模块，其嵌入高速低功耗单片机和高性能扩频射频芯片SX127X，创新的采用高效的循环交织纠检错编码，抗干扰和灵敏度都大大提高，APC340模块提供了多个频道的选择，可在线修改串口速率,收发频率，发射功率，射频速率等各种参数。
APC340模块工作电压为2.1-3.6V，可定制
3.5-5.5V工作电压，在接收状态下仅消耗13mA。
APC340模块四种工作模式，各模式之间可任意切换，在1SEC周期轮询唤醒省电模式（Pollingmode下，接收仅仅消耗几十uA，—节3.6V/3.6AH时的锂亚电池可工作数年，非常适合电池供电的系统。
应用:
无线水气热表抄表•
无线控制系统•
集装箱信息管理•
无线自动化数据采集•
野外数据遥控、遥测•
各种变送器，流量计智能仪表•
楼宇小区自动化与安防《矿山石油设备控制通讯
APC340
•环境、节能、温度监测
电气电力设备状态监测特点:
3000米传输距离（0.81Kbps•
频率410-440MHZ，或868MHz,915MHz・
-132dBm@810bps高灵敏度•
100mW发射功率（可设置•
多频道可设，双256Bytes数据缓冲区•
零等待唤醒，具有空中唤醒功能•
高效的循环交织纠错编码•
四种工作模式，待机电流2.5uA翻置看门狗
APC340模块是新一代的多通道嵌入式无线数传模块，可设置多个频道，步进为1KHz，发射功率最大100mW，体积32.1mmx18.3mmx6.0mm，很方便客户嵌入系统之内，APC340模块具有较低的功耗，非常适合于电池供电系统。
APC340模块采用了扩频调制和高效的纠错编码，其编码增益较传统的调制
方式（如FSK，GFSK以及PSK高出近10dBm，抗突发干扰和灵敏度都较大的改善。
同时编码也包含可靠检错能力，能够自动滤除错误及虚假信息，真正实现了透明的连接，在同等的发射功率下是传统的模块近一倍的距离。
所以APC340模块适
合于恶劣环境或对距离有要求的场合。
APC340模块内设双256Bytes大容量缓冲区，在缓冲区为空的状态下，用户可以1次传输256Bytes的数据，当设置空中波特率大于串口波特率时，可1次传输无限长度的数据，同时APC340模块提供标准的UART/TTL接口，
1200/2400/4800/9600/19200/38400/57600bp七种速率，和三种接口校验方式。
APC340模块外部接口采用透明数据传输传输方式，能适应标准或非标准的用户协议，所收的数据就是所发的数据。
设置模块采用串口设置模块参数，具有丰富便捷的软件编程设置选项，包括
频点，空中速率，以及串口速率，校验方式，等都可设置，设置方式有二种方式，一是通过本公司提供的设置软件RF-Magic利用PC串口即可，二是动态在线设置，用串口发命令动态修改，具体方法参见APC340模块的参数设置章节。
引脚
定义：
APC340模块共有9个接脚，具体定义如下表:
APC340弓|脚宦义
引脚
定义
方向
说明
1
GND
■
地0V
2
VCC
-
33-5.5V・可定制XLJ.fiV
J
SETA
输入侑竭上扌*）
參数iiRA,上拉电矶约47K
4
RXD
输入｛有弱上拉）
UART^E入l!
・TTL电忆上拉电凰约4*
斗
1XD
输出
UART5nUlin.TTL电卩
6
AUX
输出
数据输入输出K?
示
7
SET_B
■入侬S9上拉）
参数设置B.上也电阻约10M
8
NC
■
接地或恳空
9
NC
接地或恳空
表一APC340引脚定义表
产品尺寸：
图一产品尺寸图
工作模式：
典型的无线收发机编码如下图。
PREAMBLE
（前导码SYNCWORD（同步码DATA+CRCwithFEC（数据+CRC检错具有前向纠错
前导码的作用是使目的接收机时钟与发射机同步，正常模式下前导码长度一般为8符号位即可，如工作在省电模式时序下，前导码还有唤醒接收机的功能，此时发射机必须发送较长的前导码将省电模式下的接收机唤醒进入正常的工作状态。
如设置接收机1秒钟唤醒一次，那么接收机每间隔1秒钟唤醒一次搜索前导码（tw，持续长度一般为不到2个符号位。
而发射机首先发射1秒以上的前导码再发射后面得同步码等，这意味着接收机在唤醒的周期，只要信道中发现前导码，在正常情况下都能够可成功检测到并唤醒接收，示意图见图四。
APC340有四种工作模式，分别为：
1）正常模式，2）唤醒模式，3）省电模式，4）休眠模式，这四种工作模式是由SET_A和SET_B的电平决定的。
一）正常模式（模式1:
SET_A=0，SET_B=0。
A）发送：
当模块RXD脚输入第一个字节后，模块置低AUX，并且开始判断
SET_B的电平，RXD脚接收完最后一个字节后，等待2-3Bytes时间，如没有数据输入，则模块置高AUX脚并切换到发射状态，然后发送前导码，同步码和数据，发送结束后，并根据SET_A和SET_B的电平转入相应的状态状态。
处于该模式下模块发送数据时并没有发送较长的前导码，所以要求接收方必须处于模式1或模式2,即持续接收状态。
B）接收：
串口打开，模块处于持续接收状态，如模块从当前信道中接收到数据后，经过解交织纠错检错确认数据无误时，置低AUX并立刻从串口输出数据，串口发送结束后重新置高AUX。
正常模式收发时序，请参见图二。
图二：
正常模式收发时序图
有些情况，用户需要连续多包无线发射，空中尽量少得间隔，这时可以利用
AUX脚，当RXD脚接收到数据后AUX脚会变低，在开始发射时AUX重新变高，此时用户可以再次通过RXD脚发送第二包数据，模块会在无线发送第一包数据之后，不会等待2-3Bytes时间，而是立刻将缓冲区的数据发走，时序见图三。
图二：
正常模式持续多包发射时序图
二）唤醒模式（模式2:
SET_A=O，SET_B=1
A）发送：
当模块RXD脚输入第一个字节后，模块置低AUX，并且开始判断SET_B的电平，RXD脚接收完最后一个字节后，等待2-3Bytes时间，如没有数据输入，则模块置高AUX脚并切换到发射状态，然后发送前导码长度为一个唤醒周期（如1秒加上同步码等，发送结束后根据SET_A和SET_B的电平转入相应的状态，发射示意图见图四。
1,
处于该模式下模块发送数据时发送了较长的前导码，所以接收方处于模式模式2或模式3均能够接收到数据
B）接收：
串口打开，模块处于持续接收状态，如模块从当前信道中接收到数据后，经过解交织纠错检错确认数据无误时，置低AUX并立刻从串口输出数据，发送结束后重新置高AUX。
与模式1不同的是模块在模式2状态下接收时，每当接收到一包数据都会在数据的最后补上一个字节接收场强（RSSI，详细说明见应用
万式早节。
三）省电模式（模式3:
SET_A=1，SET_B=O。
串口处于关闭状态，接收机在一个唤醒周期（如1秒后打开并搜索信道中是否有前导码，如没有则立刻休眠状态等待下一个唤醒周期再被唤醒，如有前导码则继续接收，同时监控前导码并等待同步码到来后，将数据接收下来。
经过解交织
纠错检错确认数据无误时，置低AUX以唤醒下位机，等待5ms后打开串口并输出数据。
串口输出结束后，关闭串口，置高AUX，如模式设置没有改变则再次进入立刻休眠状态等待下一个唤醒周期。
该模式的接收示意图见图四。
图四：
发射处于模式2状态，接收处于模式3状态示意图
四）休眠模式（模式4:
SET_A=1,SET_B=1。
串口处于关闭状态，对外接口电平保持，模块处于休眠状态。
此模式下，模块的射频电路，CPU主时钟与外设均被软件关闭，但watchdog和低频时钟仍在工作，并周期唤醒CPU极短的时间，以便清除watchdog定时器和检查模块状态，这种模式下平均耗电仅仅约2.5uA。
此外，模块的设置是休眠模式完成的，具体过程见参数设置的章节。
应用方
式：
APC340模块的四种模式是通过SET_A，SET_B的高低电平转换的，四种模式可以任意转换，模块与下位机的连接图见图五。
APC340的SET_A和SET_B有
弱上拉电阻，但在正常工作时不能悬空，必须有明确的电平，否则可能造成模块工作不稳定。
用户的上位机可以直接与APC340相连，但是一定要注意接口电平必须与
APC340相近，一般不要误差超过±）.3V，否则会导致有较大的灌电流或拉电流。
比如APC340的供电是3.3V，那么用户的MCU供电应该在3.0-3.6V范围内。
图五：
模块与下位机的连接图
APC340休眠模式是通过用软件方式实现的，休眠时模块的接口均保持相应的电平，并且能快速切换各种状态，从休眠至唤醒仅仅需要20uS，这意味模块在休
眠状态时，置低SET_A脚后20uS就可以通过UART口输入数据至模块。
需注意的是模块在接收或发送过程中，即使设置模块至模式3或4,模块也要
将接收或发送过程执行完毕再进入省电模式或休眠模式，利用这个特点，当模块处于模式3或模块4状态，用户在置低SET_A脚使模块唤醒并通过RXD输入数据，模块在接收到第一个字节后，立刻将AUX置低（见图二），并且判断SET_B脚的电平，若高则在发射数据前发送较长的前导码用于唤醒对方的接收机，若低发送正常的前导码。
用户如需在发射后将模块休眠，可在AUX为低后，置高SET_A
脚休眠，而不必等到模块将数据无线发送完毕，模块在数据发送结束后会自动检测SET_A脚，如为高则立刻进入休眠状态。
APC340模块具有收发2个256Bytes缓冲区，APC340模块在UART口接收到数据后，两个条件将促使APC340模块开始无线发送数据：
一）RXD脚收到数据后，等待2-3个字节的时间都没有收到数据，例如用9600bps的串口波特率，2-3个字节的时间大约为2-3ms，二）RXD脚收到的数据大与或等于99个字节（用户可定制字节长度），此时APC340模块会将接收缓冲器的99字节的数据立刻编码发送，此时RXD脚依然可以接收串口数据。
99字节的数据发送结束后，如接收缓冲器里有数据，APC340模块不管有多少数据，会将余下的数据一起发送。
如前文所述，在APC340发送数据时，SET_A是为低电平的，SET_B的电平决定了是否发送较长的前导码用于唤醒对方的接收机。
在正常接收时，SET_A是为低电平的，而SET_B的电平决定决定是否输出场强，如果SET_B为低，模块正常接收，如SET_B为高，模块将在输出的每一包数据后增加一个字节的场强信息，场强的表示为：
RSSI[dBm]=-137+RSSI_value
需特别注意的是，APC340模块对于较大的数据是切包发送的，如接收端输出场强，则会在每个小包后加一个场强字节。
在电池供电的电路中，正常可将从模块（如水气表设置在模式3上，当主模块（如采集器或收抄机在模式2下发送数据，从模块唤醒后接收数据，完成后利用AUX脚将下位机MCU唤醒，再将数据输出，MCU接收到数据后，可将从模块切换至模式1，应答主模块。
如主模块收到应答后也可被切换至模式1，这时主从模
块均处于正常模式下，可以实现高速数据传输。
如主模块收到应答后，后续无数据交换可将从机再次切换至模式3处于省电模式下，等待下一次的唤醒，而主模块可以切换至模式4休眠状态。
因为省电是通过周期性唤
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