RAK2011 WisLink Cellular BG96 Arduino Shield - это плата расширения (компактный шилд для Arduino) для обеспечения сотовой связи и GPS-навигации.
Она построена на чипсете радиомодема Quectel BG96.
RAK2011 поддерживает технологию энергоэффективной связи дальнего радиуса действия (Low-Power-Wide-Area, LPWA) для устройств в сетях Интернет вещей (Internet-of-Things, IoT).
Она способна одновременно работать в сетях 2G, 4G/LTE, NB-IoT и GPS, а также обладает дополнительной функцией Voice-over-LTE (VoLTE) для высокой чёткости (HD) бесперебойных телефонных вызовов.
Предусмотренные функции чипсета BG96 позволяют:
• Гибко переходить с 2G на 4G/LTE (без необходимости замены оборудования);
• Улучшить энергопотребление, пропускную способность системы и спектральную эффективность за счёт использования узкополосного Интернета вещей (NB-IoT);
• Отслеживать местоположения устройств с помощью GPS и программных сервисов, использующих данные о локации (LBS);
• Оставаться в мобильной сети 4G/LTE с возможностью звонить и принимать звонки;
• Выполнять другие сетевые функции;
Обзор платы RAK2011 Cellular Arduino Shield
RAK2011 реализован в форм-факторе Arduino UNO R3, который даёт возможность разработчику воспользоваться всеми преимуществами известной платформы.
Платформа Arduino очень положительно зарекомендовала себя в мировом сообществе, предоставляя сотовую связь LPWA IoT для внедрения в проекты на микроконтроллерных/микропроцессорных платах с выводами Arduino.
Благодаря широкому диапазону доступных решений, повторяющих форм-фактор Arduino, у разработчика существует безграничная свобода выбора наиболее подходящего микроконтроллера/микропроцессора для разработки желаемого приложения.
Платформу разработки IoT-приложений RAK2011 можно использовать не только в тандеме со сторонними платформами, но и как самостоятельное устройство.
Добавление встроенного стека расширенных AT команд, встроенной поддержки протокола ядра и доступности базовых драйверов для большинства операционных систем (Windows, Linux и Android), облегчает разработку программного обеспечения, и интеграцию системы в любое приложение IoT.
Графическая модель RAK2011 WisLink Cellular BG96 Arduino Shield
Интерфейсы
RAK2011 построен вокруг сотового модуля Quectel BG96 LPWA IoT.
Модуль обладает следующими интерфейсами, выводами, перемычками, кнопками и разъёмами:
• Micro-B USB;
• Выводы Arduino (UART1, UART3, RESET, PWRKEY, STATUS, AP_READY, DTR, RI, PSM_IDC, W_DISABLE, 5V, 3.3V);
• 8-контаный вывод PCM Audio (I2C, I2S);
• 6-контаный вывод цифро-аналоговых входов/выходов (ADC0, ADC1, GPIO0, GPIO1);
• 4-контаный вывод для отладки (UART2);
• 2-контаная перемычка USB BOOT.
RAK2011 обладает двумя кнопками, позволяющими включать/выключать или перезапускать плату:
• «PWRKEY» - Включение/выключение питания чипсета BG96;
• «RESET» - перезапуск чипсета BG96.
Архитектура модуля предусматривает два SMA коннектора для присоединения антенн:
• «UART1» - Сотовая (LTE/GSM) антенна (3GPP диапазоны);
• «UART3» - Спутниковая GPS антенна (1575,42 ±1,023 МГц).
Рабочие режимы
WisLink Cellular BG96 Arduino Shield RAK2011 может функционировать в нескольких энергоэффективных режимах, определяемых программным обеспечением конечного приложения.
Основные режимы:
• Нормальный. Постоянная регистрация в сети с готовностью принимать/отсылать данные. Потребляемая мощность BG96 зависит от сетевых настроек и скорости трансляций данных;
• В самолёте. Радиочастотные передачи в таком режиме отключены;
• Минимальное функционирование. Функции радиопередач и карты U(SIM) в модуле полностью отключены;
• Режим сна. Потребляемая мощность снижается до минимума. Чип BG96 способен получать страничные сообщения, SMS и данные TCP/UDP из сети;
• Энергосбережение (PSM). Очень похож на режим «Выключен» и отличается только постоянным зарегистрированным подключением BG96 к мобильной сети;
• Выключен. Встроенный энергоблок отключает другие блоки BG96 от питания. Программы остановлены. Последовательные интерфейсы отключены. Сам модуль BG96 остаётся подключёным к рабочему напряжению;
• Другие расширенные режимы...
Назначение выводов RAK2011 WisLink Cellular BG96 Arduino Shield
Распиновка выводов Ардуино:
Определения и описания выводов Ардуино
Интерфейс «UART1» поддерживает передачу данных на следующих скоростях:
• 9600 бит/секунду;
• 19200 бит/секунду;
• 38400 бит/секунду;
• 57600 бит/секунду;
• 115200 бит/секунду;
• 230400 бит/секунду;
• 460800 бит/секунду;
• 921600 бит/секунду.
Порт используется для передачи данных в мобильных сетях (LTE/GSM) и для коммуникации на базе АТ команд.
Интерфейс «UART3» поддерживает передачу данных на скорости 115200 бит/секунду и предназначен для вывода данных GPS и NMEA-фраз.
Физические размеры [мм]
Технические характеристики:
• Модель: WisLink-Cellular, вер.2, ревиз.G;
• Сотовый модуль: Quectel BG96 (на Qualcomm MDM9206);
• Сотовая сеть:
•• 2G/GSM (GPRS/EPGRS);
•• 4G/LTE-M (Cat M1);
•• NB-Iot (Cat NB1);
• Глобальные диапазоны:
•• «EDGE/EGPRS» - 850/900/1800/1900 МГц;
•• «LTE FDD» - B1/B2/B3/B4/B5/B8/B12/B13/B18/B19/B20/B26/B28;
•• «LTE TDD» - B39 (только для Cat M1);
• Скорость передачи данных:
•• «Cat M1» [максимально] - Приём 300 Кб/с, передача 375 Кб/с;
•• «Cat NB1» [максимально] - Приём 32 Кб/с, передача 70 Кб/с;
•• «EDGE» [максимально] - Приём 296 Кб/с, передача 236.8 Кб/с;
•• «GPRS» [максимально] - Приём 107 Кб/с, передача 85.6 Кб/с;
• Голосовая IP-телефония: VoLTE (только Cat M1). Встроенные аудиоусилитель и кодек;
• Энергопотребление:
•• В режимах «4G/LTE Cat M1» и «Cat NB1» - Минимум 10 мкА в режиме энергосбережения (PSM);
•• В режиме «4G/LTE Cat M1» (при мощности 23 дБм) - Максимум 190 мА;
•• В режиме «4G/LTE Cat NB1» (при мощности 23 дБм) - Максимум 78 мА;
• SMS:
•• Отправка сообщений на другие устройства и приём от них (Point-to-Point MO и MT);
•• Режимы Text и PDU;
•• Массовая рассылка SMS-сообщений (Cell broadcast);
• Навигация: GPS;
• Периферийные интерфейсы: USB, UART, I2C, I2S, GPIO, ADC;
• Слот карт Micro SIM;
• Светодиодная индикация событий;
• Программное обеспечение:
•• Расширенный набор фирменных АТ команд Quectel;
•• Протоколы: PPP/TCP/UDP/SSL/TLS/FTP(S)/HTTP(S)/NITZ/PING/MQTT;
•• Поддержка ОС: Windows, Linux и Android;
• Стандарты: 3GPP E-ULTRA релиз 13;
• Сертификация: FCC, CEm WEEE, RoHS, Japan TELEC/JATE;
• Условия эксплуатации:
•• Рабочая температура: -30...+75 градусов Цельсия;
•• Температура хранения: -40...+90 градусов Цельсия;
• Размеры шилда: ~69 х 54 х 21 мм;
• Масса: ~30 г.
Комплект поставки:
• Плата расширения RAK2011 WisLink Cellular BG96 Arduino Shield;
• GPS антенна (SMA);
• Сотовая антенна (SMA);
• Интерфейсный кабель Micro USB (длиной 53 см).
Техническая документация:
• Руководство пользователя RAK2011 Arduino Shield (англ., PDF 2,72 МБ);
• Схема модуля WisLink Cellular G RAK2011 (англ., PDF 962 КБ);
• Руководство по обновлению прошивки WisLTE (англ., PDF 597 КБ);
• 4G-LTE внешняя антенна [спецификация] (англ., PDF 2 МБ);
• GPS-антенна [спецификация] (англ., PDF 833 КБ);
• LTE-антенна [спецификация] (англ., PDF 1,89 МБ);
• Схема поиска сети BG96. Введение (англ., PDF 507 КБ);
• Справочник АТ команды Quectel BG96 V2.1 (англ., PDF 1,22 МБ);
• Справочник GNSS AT команды Quectel BG96 V1.1 (англ., PDF 388 КБ);
• Справочник TCP/IP AT команды Quectel BG96 V1.0 (англ., PDF 547 КБ);
• Аппаратный дизайн Quectel BG96 V1.4 (англ., PDF 1,64 МБ).
Программное обеспечение:
• Библиотека WisLTE для Arduino V1.0.0 (ZIP-архив, 2,53 МБ);
• Quectel BG96 прошивка + SDK. Релиз V0207.01.007.01.007 (ZIP-архив, 36 МБ);
• Утилита QFlash V4.3.1 (ZIP-архив, 14,5 МБ).
