Модуль RAK2013 в редакции платы-расширения для Raspberry Pi 3B+ — это коммуникационный модуль сотовой связи, который поддерживает технологию Low-Power-Wide-Area (LPWA), наиболее распространённую в приложениях для сетевых устройств Интернет-Вещей (Internet of Things) и M2M. Европейская версия модуля с чипом радиомодема EG95-E поддерживает высоко- и низкоскоростные протоколы 4G/LTE категории 4 (Cat 4), UMTS, HSUPA, WCDMA, GSM/GPRS. В основу платы расширения RAK2013 интегрированы аудиокодек и аудиоусилитель, поддержка сетей мобильных операторов. Она также обладает функцией Voice-over-LTE (VoLTE) для высококачественных (HD) бесперебойных телефонных вызовов. Для наиболее лёгкой эксплуатации на платы равзедены разъём наушников, разъём микрофона и разъём динамика, соединённого с усилителем звука.

По центру платы расположены два ряда штыревых гнёзд, предназначенных для подключения дополнительного модуля расширения с набором сенсоров окружения. Соединительный разъём внешнего сенсорного модуля спроектирован согласно стандарту MikroBus. Как правило, многие сенсорные модули MikroBus содержат в себе различные средства измерения окружения, такие как датчики температуры, влажности, 3-осевые акселлерометры, или датчики освещённости. Возможность простой и лёгкой интеграции модулей MikroBus в плату RAK2013 Pi HAT упрощает не только передачу данных, но и конструкцию законченного приложения в целом. А благодаря большому выбору существующих модулей MikroBus и большому спектру их применения, плата расширения сотовой связи RAK2013 становиться отличным решением, подходящим для приложений наблюдения за окружающей средой или определения присутствия, которым необходима сотовая связь.

Модуль RAK2013 совместим с расширением RAK2245 Pi HAT благодаря встроенному 40-контактному разъёму. Он может функционировать как транзитная сеть сотовой связи для шлюза LoRa, прадлагая значительно большую гибкость IoT-решениям, которым сотовая связь требуется как опция, обеспечивающая надёжность обслуживания.

Ключевые особенности

Технические характеристики

Обзор модуля RAK2013 EG95-E Pi HAT

Блок-схема модуля сотовой связи IoT/M2M Rakwireless RAK2013

Внутренняя архитерктура и внешние интерфейсы RAK2013.

Источник питания

Плата RAK2013 работает от 5В, и может получать питание через порт USB, или через 5-вольтовые выводы 40-контактного разъёма Raspberry Pi. Среднее потребление тока состатвляет 300мА, в тоже время в режиме GSM900 ток может достигать пиковых 2А. Следует внимательно учитывать максимальные характеристики энергопотребления устройства при выборе подходящего источника питания.

Интерфейсы

Линейка моделей на чипах Quectel BG96/EG91/EG95 аппаратно совместима со стандартом Raspberry Pi HAT и оснащена следующими интерфейсами, выводами, перемычками, кнопками и разъёмами:

А также два коннектора для подключения антенн:

Интерфейс Micro USB

Стандарт разъёма Micro-B USB отвечает предъявляемым требования спецификации стандарта USB 2.0. Порт Micro USB служит интерфейсом связи для соединения RAK2013 с Raspberry Pi или ПК, по которому осуществляется управление платой или выполняется обновление программного обеспечения. USB-порт соединён с интерфесом USB чипа BG96/EG91/EG95. Интерфейс USB применяется для комуникации посредством АТ команд, передачи данных, отладки программного обеспечения или обновления прошивки.

Светодиодная индикация

Плата расширения для IoT/M2M приложений RAK2013 Pi HAT укомплектована тремя зелёными светодиодами, информирующими статус:

Клопка сброса RESET

Кнопка RESET используется для перезапуска модуля BG96/EG91/EG95. Для сброса модуля следует удерживать кнопку RESET около 1 секунды.

Кнопка PWRKEY

Когда любой из модулей Quectel BG96/EG91/EG95 находится в режиме отключенного питания, его можно включить в нормальный режим, установив на выводе PWRKEY низкий уровень в течение не менее 100 мс.

Модуль находится в выключенном режиме даже при подключении к розетке питания, поэтому следует нажать PWRKEY, чтобы включить модуль. Если модуль находится в нормальном режиме, его можно переключить в режим выключеного питания, нажав кнопку PWRKEY.

Антенный РЧ интерфейс

В модуле RAK2013 EG95-E предусмотрены два РЧ-разъёма для LTE (MAIN) / LTE (DIV), представляющие собой стандартные коннекторы UFL (Hirose U.FL-R-SMT). Поддерживая эфирную передачу и приём, они формируют антенный интерфейс. Импеданс обоих разъёмов 50 Ом.

Функциональное назначение выводов RAK2013 EG-95E Pi HAT (распиновка)

На плате расширения RAK2013 Pi HAT с чипами BG96/EG91/EG95 реализованы четыре коннектора: K3, J5, J16 и J17.

J3 - перемычка загрузки (boot mode)

J15 - 40-контактный разъём Raspberry

40-контактный разъём модуля RAK2013 Cellular Pi HAT расположен с нижней (обратной) стороны несущей платы. В диаграмме и таблице содержатся описания и нумерация каждого вывода.

J16 и J17 - интерфейс MikorBUS

Физические размеры, мм

Техническая документация

1. Принципиальная схема питания и шины MikroBUS модуля RAK2013;
2. Принципиальная схема центрального чипа BG96 и интерфейса Raspberry Pi модуля RAK2013;
3. Принципиальная схема аудиокодека и усилителя модуля RAK2013;
4. Руководство пользователя RAK2013 V1.1 (англ., PDF);
5. Схема поиска сети BG96. Введение (англ., PDF);
6. Справочник АТ команды Quectel BG96 V2.1 (англ., PDF);
7. Справочник GNSS AT команды Quectel BG96 V1.1 (англ., PDF);
8. Справочник TCP/IP AT команды Quectel BG96 V1.0 (англ., PDF);
9. Аппаратный дизайн Quectel BG96 V1.4 (англ., PDF);