RAKwireless WisMesh Pi HAT RAK6421 เปลี่ยน Raspberry Pi 4/5 ให้เป็นเกตเวย์ Meshtastic แบบโมดูลาร์

RAKwireless WisMesh Pi HAT RAK6421 เป็นบอร์ดเสริมสำหรับ Raspberry Pi 4 และ Raspberry Pi 5 ที่ออกแบบมาเพื่อใช้งานเป็นเกตเวย์ Meshtastic แบบโมดูลาร์ โดยเพิ่มการรองรับแพลตฟอร์ม WisBlock ของบริษัท เหมาะสำหรับผู้ที่ใช้งาน meshtasticd ซึ่งเป็นบริการ Meshtastic บน Linux ช่วยให้สามารถสร้างสถานีฐาน Meshtastic แบบเปิดใช้งานตลอดเวลา, MQTT Gateway หรือโหนดรีเลย์สำหรับเครือข่าย Mesh ได้อย่างยืดหยุ่นและมีเสถียรภาพ

แตกต่างจากโซลูชัน LoRa บน Raspberry Pi ทั่วไปที่มักมาพร้อมโมดูลวิทยุในตัว RAK6421 ใช้แนวคิดแบบโมดูลาร์เต็มรูปแบบ โดยตัวบอร์ดไม่มีวิทยุ LoRa ติดตั้งมาให้ แต่รองรับช่องเสียบ WisBlock IO จำนวน 2 ช่อง และสล็อตสำหรับเซ็นเซอร์อีก 4 ช่อง ทำให้ผู้ใช้สามารถเลือกติดตั้งหรือเปลี่ยนโมดูลได้ง่ายตามต้องการ ผู้ใช้สามารถเลือกใช้งานได้ทั้งโมดูล LoRa มาตรฐานอย่าง RAK13300 หรือโมดูลกำลังส่งสูงระดับ 1W อย่าง RAK13302 โดยไม่ต้องยุ่งยากกับการต่ออะแดปเตอร์ USB หรือเดินสายบนเบรดบอร์ดเหมือนโซลูชันทั่วไป

สเปกของ RAK6421 WisMesh Pi HAT

รองรับการใช้งานกับ
- บอร์ด Raspberry Pi 4, Raspberry Pi 5 และ Raspberry Pi Zero 2W
- บอร์ดSBC รุ่นอื่นที่ใช้ GPIO Header 40 พินมาตรฐานของ Raspberry Pi และรองรับมาตรฐาน HAT+
การขยาย
- 2x WisBlock IO slots สำหรับติดตั้งโมดูลวิทยุ LoRa หรือโมดูล IO อื่น ๆ
  - รองรับสัญญาณ SPI, UART, I2C และ GPIO
  - 4x อินพุตอนาล็อก (0 ถึง 3.3V) ผ่านชิป SGM58031XMS10G/TR ซึ่งรองรับการทำงานแบบเข้ากันได้กับ ADS1115 โดยเป็น ADC ความละเอียด 16 บิต แบบ Sigma-Delta (ΔΣ) ที่ใช้พลังงานต่ำและมีความแม่นยำสูง
- 4x WisBlock Sensor slots (Slot A, B, C และ D) สำหรับเชื่อมต่อโมดูล I2C เช่น โมดูล GNSS (Quectel L76K), เซ็นเซอร์สิ่งแวดล้อมอย่าง BME680 และ SHTC3 รวมถึงโมดูล RTC
- Header J8 แบบ 4 พิน สำหรับใช้งานสัญญาณ AIN1, GPIO4, GPIO5 และ VBAT
- Header J9 แบบ 4 พิน สำหรับสัญญาณ 3.3V, GND, I2C1_SCL และ I2C1_SDA
อื่น ๆ EEPROM บนบอร์ดที่รองรับ CAT24C32 เชื่อมต่อผ่านขา ID_SD และ ID_SC เพื่อรองรับการตรวจจับฮาร์ดแวร์อัตโนมัติ โดยค่าเริ่มต้นจะเป็นโหมดอ่านอย่างเดียว และสามารถเปิดโหมดอ่าน/เขียนได้ด้วยการชอร์ตพิน J10
ระบบจ่ายไฟ
- รับไฟเลี้ยง 5V (ช่วง 4.9V ถึง 5.1V) ผ่านหัวต่อ GPIO 40 พินของ Raspberry Pi
- สามารถจ่ายไฟ 3.3V และ 4.17V (VBAT) ไปยังโมดูล WisBlock ที่เชื่อมต่ออยู่ได้
ขนาด – มาตรฐาน Raspberry Pi HAT form factor
รองรับอุณหภูมิการทำงานระหว่าง – -40°C ถึง +85°C

WisMesh Pi HAT Block Diagram — บล็อกไดอะแกรมของ WisMesh Pi HAT (ปรับปรุงภาพด้วย Grok)

โหนดที่ใช้ ESP32 อย่างเช่น LR2021 LoRa Plus, T-Display S3 Pro LR1121, LILYGO T-LoRa Pager และอุปกรณ์ลักษณะใกล้เคียงกัน เหมาะสำหรับใช้งานแบบพกพาที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่เป็นหลัก แต่เมื่อถูกนำมาใช้เป็นเกตเวย์ประจำที่ ซึ่งต้องรองรับทราฟฟิก MQTT จำนวนมาก หรือทำงานร่วมกับ Node-RED และแดชบอร์ด Grafana อย่างต่อเนื่อง ข้อจำกัดด้านประสิทธิภาพของไมโครคอนโทรลเลอร์ก็เริ่มเห็นได้ชัด, WisMesh Pi HAT RAK6421 ถูกออกแบบมาเพื่อแก้ปัญหานี้ โดยเปิดทางให้สามารถรัน Meshtastic บน Raspberry Pi ได้โดยตรง พร้อมรองรับการเชื่อมต่อผ่าน SPI, I²C และ UART ที่มีความเสถียรมากกว่า จึงเหมาะสำหรับงานเกตเวย์และระบบเทเลเมทรีที่ต้องทำงานระยะยาวอย่างต่อเนื่อง

ในด้านซอฟต์แวร์, RAKwireless ได้จัดเตรียมอิมเมจ Raspberry Pi แบบพร้อมใช้งาน ที่ติดตั้งและตั้งค่า meshtasticd มาเรียบร้อยแล้ว ผู้ใช้สามารถดาวน์โหลดได้จากคู่มือ Quick Start ของบริษัท นอกจากนี้ยังมีสคริปต์โอเพนซอร์สสำหรับติดตั้ง Mosquitto MQTT, InfluxDB, Node-RED และแดชบอร์ด Grafana ที่ตั้งค่าไว้ล่วงหน้าแบบอัตโนมัติ ช่วยลดขั้นตอนในการตั้งค่าระบบได้อย่างมาก ผู้ใช้ยังสามารถติดตั้ง Meshtastic บน Raspberry Pi OS มาตรฐานด้วยตนเอง หรือสร้างอิมเมจแบบ custom ได้ตามต้องการ โดยรายละเอียดเพิ่มเติมสามารถดูได้จากเอกสาร Datasheet ของผลิตภัณฑ์ อีกทั้ง RAK6421 ยังได้รับการรองรับอย่างเป็นทางการจากโครงการ Meshtastic อีกด้วย

ตัว HAT รองรับโมดูล WisBlock ที่มีอยู่เดิมได้หลากหลายรุ่น ไม่ว่าจะเป็น RAK1906 ซึ่งใช้เซ็นเซอร์สิ่งแวดล้อม Bosch BME680, โมดูล RAK1901 ที่ใช้เซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิและความชื้น Sensirion SHTC3, โมดูลวัดรังสี UV อย่าง RAK12019 และ RAK12002 ซึ่งเป็นโมดูลนาฬิกาเรียลไทม์ (RTC)

WisMesh Pi HAT RAK6421 วางจำหน่ายบน AliExpress โดยรุ่นบอร์ดเปล่าเริ่มต้นที่ราคา $12.50 ( ~400฿) ส่วนชุด Bundles ที่มาพร้อมเซ็นเซอร์ต่าง ๆ เช่น โมดูล RS485, เซ็นเซอร์สิ่งแวดล้อม และโมดูลตรวจวัด CO₂ มีราคาสูงสุดประมาณ $95.90 (~3,100฿) นอกจากนี้ยังมีชุดคิทที่มาพร้อม Raspberry Pi 4 รุ่น RAM 2GB หรือ Raspberry Pi 5 รุ่น RAM 4GB พร้อม microSD card ที่ติดตั้งซอฟต์แวร์ไว้ล่วงหน้า โดยมีราคาอยู่ที่ $135.99 ( ~4,500฿) และ $205.99 ( ~6,700฿) ตามลำดับ รวมถึงสามารถหาซื้อผลิตภัณฑ์ทั้งหมดได้จากร้านค้าออนไลน์ของ RAKwireless โดยตรง แต่ผู้ใช้งานจะต้องมีโมดูล LoRa รุ่น RAK13300 หรือ RAK13302 รุ่นกำลังส่ง 1W เพิ่มเติม