เมื่อปีที่แล้ว Semtech ได้เปิดตัวชิป Transceiver LR2021 LoRa Plus ซึ่งออกแบบมาเพื่อแก้ปัญหาอัตราการส่งข้อมูลต่ำของ LoRa แบบดั้งเดิม แต่ในตอนนั้นยังไม่มีบอร์ดพัฒนาสำหรับชิปดังกล่าว ล่าสุดเกือบหนึ่งปีให้หลัง Seeed Studio ได้ร่วมมือกับ Semtech เปิดตัวชุดพัฒนา LR2021 LoRa Plus development kit สำหรับงาน LoRa และ FLRC ระยะไกลความเร็วสูง รองรับอัตราการส่งข้อมูลได้สูงสุดถึง 2.6 Mbps
บอร์ดนี้รองรับเทคโนโลยี LoRa Gen 4 ครอบคลุมการทำงานย่านความถี่ Sub-GHz, 2.4 GHz ISM และ S/L-band อีกทั้งยังมาพร้อมโมดูล XIAO nRF54L15 ที่เพิ่มขีดความสามารถด้านการประมวลผลแบบดูอัลคอร์ (Arm Cortex-M33 + RISC-V) และรองรับโปรโตคอลระยะสั้นหลากหลาย เช่น NFC, Bluetooth LE 6.0, Matter, Thread และโปรโตคอล 2.4 GHz แบบ proprietary ตัวบอร์ดยังมีหน้าจอ OLED ขนาด 0.96 นิ้ว ความละเอียด 128×64 พิกเซล, คอนเนกเตอร์ Grove จำนวน 3 ช่องสำหรับขยายการทำงาน, พอร์ต USB Type-C สำหรับจ่ายไฟ, อินเทอร์เฟซ SWD สำหรับดีบัก และคอนเนกเตอร์เสาอากาศ SMA สำหรับย่าน Sub-GHz และ 2.4 GHz นอกจากนี้ยังรองรับการใช้งานร่วมกับบอร์ดยอดนิยม เช่นบอร์ด Arduino Uno, STM32 Nucleo และ Nordic DK, บอร์ดยังมาพร้อมฟีเจอร์ Fast Channel Activity Detection (CAD) ช่วยลดการใช้พลังงานระหว่างการตรวจจับสัญญาณในช่องสัญญาณ ทำให้เหมาะสำหรับงานติดตามทรัพย์สินทั่วโลก (global asset tracking), การอัปเดตเฟิร์มแวร์ OTA ความเร็วสูง, ระบบเครือข่ายที่รวมการสื่อสารระยะสั้นและระยะไกลไว้ด้วยกัน รวมถึงการส่งข้อมูลเสียงและภาพแบบใช้พลังงานต่ำ
สเปคของ Semtech LR2021 LoRa Plus Evaluation Kit :
- โมดูลหลัก– Seeed Studio XIAO nRF54L15 เป็นบอร์ด USB-C
- SoC – Nordic Semi nRF54L15 wireless SoC
- CPU
- Arm Cortex-M33 @ สูงสุด 128 MHz
- RISC-V coprocessor สำหรับ “software-defined peripheral”
- หน่วยความจำ – SRAM 256 KB
- สตอเรจ – Non-volatile Memory (NVM) ขนาด 1.5MB
- การสื่อสารไร้สาย (Wireless)
- Bluetooth LE 6.0 (รองรับ Channel Sounding)
- Thread, Zigbee (IEEE 802.15.4-2020)
- Matter
- Amazon Sidewalk
- โปรโตคอล 2.4 GHz แบบ proprietary พร้อมโหมดใหม่ 4 Mbps
- รองรับ NFC
- สายอากาศ – สายอากาศเซรามิก + คอนเนกเตอร์ IPEX4 สำหรับเสาภายนอก
- CPU
- SoC – Nordic Semi nRF54L15 wireless SoC
- โมดูลไร้สาย – โมดูล Wio-LR2021 ที่ใช้ชิป Transceiver LR2021 LoRa Plus (QFN-48, 5 x 5 x 0.9 มม.)
- ย่านความถี่ที่รองรับ
- Sub-GHz ภาคพื้นดิน: 150 MHz ถึง 960 MHz (รองรับมาตรฐาน 470/868/915 MHz)
- 2.4 GHz ISM (Global LoRa)
- S-Band (Satellite/NTN): 1.9 GHz ถึง 2.5 GHz รองรับการสื่อสารตรงสู่ดาวเทียม LEO ครอบคลุมพื้นที่ห่างไกล เช่น มหาสมุทร หรือทะเลทราย
- L-Band: 1.5 GHz ถึง 2.0 GHz ย่านได้รับอนุญาต สำหรับ Non-Terrestrial Networks
- รูปแบบมอดูเลชันที่รองรับ – LoRa, LR-FHSS, FLRC (Fast Long-Range Communication) สูงสุด 2.6 Mbps, (G)FSK, OQPSK, OOK, BLE PHY
- กำลังส่ง (Output Power)
- Sub-GHz – +22 dBm ถึง -10 dBm
- 2.4 GHz – สูงสุด +12 dBm
- ความไวรับสัญญาณ (Receiver Sensitivity)
- -141.5 dBm (LoRa SF12 @ 125 kHz)
- -111 dBm (FLRC @ 260 kbps)
- -97 dBm (BLE @ 2 Mbps)
- Phase Noise (Harmonic Noise)
- -104 dBc/Hz @ 915 MHz (100 kHz offset)
- -93 dBc/Hz @ 2.45 GHz (100 kHz offset)
- อินเทอร์เฟซ RF
- RFI_LF (Sub-GHz)
- RFI_HF (2.4 GHz)
- 50Ω antenna impedance
- Host Interface – SPI
- Sleep Current
- 470 nA (ไม่ใช้ RTC)
- 1.28 µA (พร้อม RTC)
- ย่านความถี่ที่รองรับ
- การแสดงผล – หน้าจอ OLED ขนาด 0.96 นิ้ว ความละเอียด 128 x 64 พิกเซล
- การขยาย
- 2x พอร์ต Grove I2C, 1x พอร์ต Grove UART
- Header ด้านหลังรองรับ Arduino
- การดับัก – อินเทอร์เฟซดีบักเฉพาะสำหรับ SWD และ SAMD
- อื่น ๆ
- ปุ่มผู้ใช้ (K1), ปุ่มรีเซ็ต (K2) และ ไฟ Power LED
- พอร์ต SMA คู่ (LF สำหรับ Sub-GHz, HF สำหรับ 2.4 GHz/Satellite)
- พลังงาน – 5V ผ่านพอร์ต USB Type-C (บนโมดูล XIAO)
- แรงดันทำงาน – 3.3V
- การใช้พลังงาน – กระแสต่ำสุดขณะ Sleep: 470nA; กระแสต่ำสุดขณะรับ (RX): 5.7 mA (LoRa SF7)
- ขนาด – 65 x 73 x 27 มม. (Expansion board)
- ช่วงอุณหภูมิ – -40°C ถึง +85°C
บอร์ดพัฒนานี้รองรับ Zephyr RTOS และแพลตฟอร์ม LoRa USP (Unified Software Platform) ของ Semtech โดยนักพัฒนาสามารถใช้งาน usp_zephyr repository ซึ่งเป็นเลเยอร์เชื่อมต่อสำเร็จรูป (integration layer) ระหว่าง Zephyr RTOS กับตระกูลวิทยุ LR20xx ของ Semtech (รวมถึง Semtech LR2021) แทนที่จะต้องพอร์ตไดรเวอร์วิทยุเองหรือแก้ไขไฟล์หลักของ Zephyr รีโพซิทอรีนี้ถูกจัดโครงสร้างเป็นโมดูลของ Zephyr ที่สามารถเชื่อมต่อเข้ากับระบบ build ได้โดยตรงผ่านเครื่องมือจัดการ workspace ของ Zephyr ที่ชื่อว่า West
ชุดคิทยังรองรับ LoRa Basics Modem (LBM) ซึ่งเป็นไลบรารีซอฟต์แวร์จาก Semtech ที่ช่วยให้การพัฒนาอุปกรณ์ LoRaWAN ทำได้ง่ายขึ้น นักพัฒนาไม่จำเป็นต้องเขียนโค้ดเครือข่ายใหม่ทั้งหมด เพราะ LBM สามารถจัดการการเชื่อมต่อเครือข่าย (OTAA), การส่งข้อมูลขึ้น (Uplink), การรับข้อมูลลง (Downlink) การตั้งค่าตามภูมิภาค สำหรับทั้งย่าน Sub-GHz และ 2.4 GHz LoRa, แพ็กเกจยังมีตัวอย่างโปรเจกต์พร้อมใช้งาน เช่น การส่งข้อมูลแบบเป็นช่วงเวลา (Periodic Uplink), ระบบระบุตำแหน่ง (Geolocation), การทดสอบเพื่อการรับรองมาตรฐาน (Certification Testing), Radio Abstraction Controller (RAC) ทั้งหมดนี้ช่วยให้มั่นใจว่าอุปกรณ์สามารถทำงานร่วมกับมาตรฐาน LoRaWAN หลายภูมิภาค (TS001-1.0.4, RP2-1.0.3) และเซิร์ฟเวอร์เครือข่ายยอดนิยม เช่น The Things Network และ ChirpStack ได้อย่างเข้ากันได้ สามารถดูข้อมูลเพิ่มเติมได้จากหน้า Wiki
แม้ว่านี่จะเป็นฮาร์ดแวร์ LR2021 รุ่นแรกที่เราได้เห็น แต่ก่อนหน้านี้เราเคยนำเสนออุปกรณ์ที่ใช้ชิป Semtech LR1121 มาแล้ว เช่น T-Display S3 Pro LR1121, LILYGO T-LoRa Pager และ โมดูล LoRa ขนาดจิ๋ว Wio-LR1121 จุดสำคัญคือ LR1121 เป็นโมดูลรุ่นแรกที่นำเสนอแนวคิด LoRa แบบ dual-band (Sub-GHz และ 2.4 GHz) พร้อมรองรับการสื่อสารผ่านดาวเทียมย่าน S-band
Semtech LR2021 LoRa Plus Evaluation Kit วางจำหน่ายในราคา $99.00 (~3,100฿) บนร้านค้าของ Seeed Studio, และอาจจะมีจำหน่ายบนร้าน AliExpress ของบริษัท ภายในชุดคิทประกอบด้วยอุปกรณ์อย่างละ 2 ชุด ได้แก่โมดูล XIAO nRF54L15 2 ตัว, บอร์ดขยาย (Expansion Board) 2 บอร์ด และชุดสายอากาศ 2 ชุด ทำให้สามารถทดสอบการสื่อสารแบบจุดต่อจุด (Point-to-Point) ได้ทันที, แม้ว่าชิป LR2021 จะสามารถรองรับหลายภูมิภาคได้ด้วยดีไซน์เดียวกัน แต่บริษัทมีการจำหน่ายแยกเป็น 3 รุ่น ได้แก่ EU868, US915 และ CN490 เนื่องจากสายอากาศแบบ SMA ที่ให้มาในชุดถูกปรับจูนให้เหมาะกับย่านความถี่เฉพาะของแต่ละภูมิภาคนั้น ๆ
แปลจากบทความภาษาอังกฤษ : LR2021 LoRa Plus board combines Semtech LR2021 and Nordic nRF54L15 for high-speed FLRC and LoRa connectivity
บรรณาธิการข่าวและบทความภาษาไทย CNX Software ได้มีความสนใจในด้านเทคโนโลยี โดยเฉพาะ Smart Home และ IoT