Интерфейсный модуль RAK1920 WisBlock Interface (WisBlock IO) входит в серию продуктов модульного конструирования WisBlock, ориентированную на создание сверхкомпактного электронного оборудования. Любая аналогичная модульная система имеет возможность совмещения двух и более периферийных плат, со встроенными соединительными интерфейсами, часто уникальными для каждой платформы. Целевое предназначение модуля RAK1920 — расширение границ возможностей аппаратной части оборудования, построенной на элементной базе WisBlock, путём добавления сразу нескольких видов проприетарных интерфейсов, реализованных в других, не менее известных электронных платформах.

На плате модуля RAK1920 со стандартным для WisBlock 40-канальным разъёмом IO Slot разместились двухрядный 16-контактный интерфейс Click boards для изделий от MikroElektronika, один 4-контактный 3.3-вольтовый интерфейс QWIIC для творений от Sparkfun, и два Grove-совместимых 5-вольтовых интерфейса для электроники от SeeedStudio. Расположение разъёмов всех перечисленных интерфейсов продумано и спроектировано очень удачно, благодаря чему предоставлена возможность их одновременного использования, если того потребуют задачи проекта. Совмещённый с вычислительным блоком RAK4631 WisBlock Core, мультиинтерфейсный адаптер RAK1920 послужит своебразным "мостом", объединяющим возможности устройств от MikroElektronika, SparkFun, или SeeedStudio, с беспроводными подключениями LoRaWAN, LoRa точка-точка, и Bluetooth BLE модульной системы WisBlock.

RAK1920 рекомендован как идеальное, энергоэфективное решение для создания компактных автономных приложений, работающих на маломощных батареях/аккумуляторах. Система WisBlock способна управлять электропитанием модулей, отключая или включая их в работу в нужное время, тем самым ещё больше экономя ресурсы источника питания.

Технические характеристики

Расположение периферийных интерфейсов

Образец монтажа

Модуль RAK1920 спроектирован для работы с базовой платой RAK5005-O, через которую периферийные устройства с проприетарными интерфейсами получают питающее напряжение. Дополнительно для работы с подключенными к RAK1920 внешними устройствами, потребуется вычислительный блок, с интегрированным программируемым контроллером WisBlock Core.

На изображении показан способ крепления RAK1920 к 40-контактному коннектору на верхней стороне RAK5005-O. Плата адаптера интерфейсов может быть установлена только в слот "IO Slot", и только в том направлении, как показано на рисунке ниже (подключение к коннектору "IO Slot" с разворотом платы не предусмотрено в системе WisBlock)

На лицевой стороне RAK1920 и прочих модулей WisBlock присутствует шелкографическая метка, указывающая на область приложения механического усилия для безопасного извлечения модуля из разъёма. Эта метка находится рядом с коннектором.

Интерфейс плат Mikroe Click boards

RAK1920 поддерживает все модули Click Boards с интерфейсом mikroBUS, выпускаемые Mikroe. Присутствуют контакты 3.3- и 5-вольтового напряжения, а также шины последовательной передачи данных UART (RX, TX), I2C (SDA, SCL), SPI (MOSI, MISO, CLK, CS). Выведены линии аналоговых входов A0, прерывания INT, ШИМ-модуляции PWM. Определение выводов интерфейса mikroBUS:

Интерфейс датчиков и сенсоров Grove

RAK1920 поддерживает модули Grove с цифровыми интерфейсами I2C и GPIO. По умолчанию, линия питания VCC подключена к 3.3-вольтовому напряжению цепи. Определение выводов интерфейса Grove:

Из двух представленных на плате Grove-интерфейсов, в исходном состоянии один соединён с последовательной шиной I2C, а второй - с выводами GPIO1 и GPIO3. Оба Grove-разъёма могут быть перенастроены, однако только один общаться с периферией по с шиной UART, а второй - передавать информацию от датчиков или сенсоров с аналоговым выходом данных ADC (см. определение контактов). Внесение в схему изменения с переключением исходной шины I2C на UART потребует перемещение резистора R9 на место R10, и резистора R11 - на место R12. Относительно смены цифровых выводов GPIO на аналоговые ADC - потребуется перемещение резистора R13 на место R14, и резистора R15 - на место R16.

Пример соединительного кабеля для интерфейса Grove

	Вывод	Цвет	Функция
	1	Желтый	GPIO1/ADC1/UART_RX/I2C_SCL
	2	Белый	GPIO2/ADC2/UART_TX/I2C_SDA
	3	Красный	3.3V
	4	Черный	GND

Интерфейс датчиков и сенсоров QWIIC Connect

Модуль RAK1920 поддерживает сенсоры и датчики, выпускаемые SparkFun, через интерфейс Qwiic Connet. Напряжение питания интерфейса составляет 3.3 вольта, применяется шина данных I2C.

Пример соединительного кабеля для интерфейса QWIIC Connect

	Вывод	Цвет	Функция
	1	Желтый	I2C_SCL
	2	Синий	I2C_SDA
	3	Красный	3.3V
	4	Черный	GND

Резервный интерфейс I2C, назначение выводов

В модуле RAK1920 дополнительно выведен ещё один резервный последовательный интерфейс I2C с 3.3-вольтовым напряжением. Предназначен он для подключения произвольных I2C-датчиков или I2C-сенсоров.

Принципиальная схема, питание

Во время работы от автономного источника напряжения (например, литиевой батареи 3.7В),  встроенный повышающий преобразователь TPS61046, управляемые через вывод EN, способен генерировать 5-вольтовое питание для периферии, с пропускной способностью по току до 800 мА. Получаемое на выходе микросхемы регулятора напряжение внутренне никак не связано с цепочкой USB-VBUS базовой платы RAK5005-O. Входящий сигнал высокого уровня на контакте EN включает регулятор, сигнал низкого уровня - выключает.

Схема преобразования напряжения.

Схема 40-контактного многоканального коннектора

Физические размеры, мм

Техническая документация

1. Характеристики коннекторов FBB (.PNG);

Полезные ссылки

1. Репозиторий исходного кода WisBlock на сайте GitHub;
2. Краткое руководство пользователя системы WisBlock;
3. Пример программирования: RAK1920 и цифровые выводы GPIO Grove;
4. Пример программирования: RAK1920 и цифровые выводы I2C Grove;
5. Пример программирования: RAK1920 и шина mikroBUS;
6. Пример программирования: RAK1920 и цифровые выводы I2C QWIIC;