BLE + Lora 双频中枢站通讯卡的设计以及问题记录

设计初衷

前期一直卡在BLE不同厂家进行MESH组网方案上，考虑到农村使用环境复杂，以及对低延迟的要求，放弃单纯的BLE MESH方式，采用Lora + BLE 混合模式。为了降低成本和风险最小化，设计了《BLE+Lora双频中枢站通讯控制卡》和《四路电子断路器模块》，前期主要用于院内、院外联动式照明，灯控，新能源充电桩抄表。

硬件外设

• 通过XH2.54 4pin 直插母座引出两路串口
• Lora串口模块(引出串口)
• 485模块端子（引出串口)
• 两路外部触发端子
• 光敏电阻采样
• NTC负温度系数热敏电阻采样
• USB DP DN 和Lora 485指示灯切换的拨码开关
• Lora工作模式切换的拨码开关
• 八路带5V供电的IO，通过XH2.54 8pin x2连接到电子断路器模块
• 220V转5V电源模块

硬件外设测试

• 低功耗蓝牙GATT读写通知
• USB CDC移植
• Lora模块串口读参数（需要工作在休眠模式，M0=1,M1=1拨码开关打在1、2）
• 接入IPEX转SMA天线后Lora模块收发以及广播测试
• 485模块通讯
• 两路外部触发，通过组合窗口期来设定模式
• 光敏、热敏电阻采样
• 8路继电器同时吸合观察电源模块压降，确定触点是否能够完全吸合，目前从声音上判断电源模块功率可能不足，目前没有计入Lora模块的瞬间电流

读写Lora模块硬件参数

只有工作在模式3，M0=1,M1=1时，模块才允许配置寄存器，需要把Lora拨码开关同时下拨到1，2，读写完硬件参数后，重新上拨到ON

通讯卡的工作模式

为了达到低成本和复用，准备设置两种模式，主站模式和从站模式，以满足不同的场景需求

主站模式【USB CDC开启、BLE GATT关闭，Sys，Lora指示灯被禁用，485指示灯作为系统指示灯】

负责将数据上联到网关服务器，由于USB DP DN无法和LED指示灯共存，只能通过拨码开关二选一。在主站模式下，需要协调Lora模块和其他从站做数据交互，目前Lora将是主站和从站的唯一数据交换方式，此时主站将开启USB CDC，关闭BLE GATT节省系统资源，通过有线的方式和网关服务器交互，开启多个USB端点，还能实现调试诊断模式

从站模式【USB CDC关闭、BLE GATT开启，Sys，Lora，485指示灯被开启】

从站模式，关闭USB CDC，，BLE GATT开启，可用于现场参数配置，DP,DN用作指示灯；

硬件存在的问题

1. 未实现双电源隔离（需要考虑板载24V电源，后期准备使用24V继电器）
2. USB进入BOOT烧录比较麻烦，后续考虑在PCB空间条件允许的情况下，还要使用排针+短路帽，换用小封装带使能引脚的LDO
3. 一些贴片类和高位电容，插接件保留一定的距离，方便维修
4. 0805 LED指示灯的限流电阻选择，如果是翠绿，1K很亮，橙色、蓝色还需要更小的阻值比如470Ω，300Ω才能和翠绿色亮度一致
5. 遗漏外部电源供电端子
6. 需要增加自恢复保险丝，还有电源总开关
7. 由于IO紧张，使用了RST复位引脚作为IO，系统无法实现外部复位

剩余的一些工作

1. 编写产品文档
2. 编写硬件实验报告
3. 通讯协议拟定
4. 通讯卡硬件程序设计
5. 物联网平台的建设，《首席工程师工具集（Chief Engineer Toolkit）》PC上位机开发，以及uniapp移动端
6. 3D外壳设计，配合防水箱+导轨，两板电子断路器模块，实现铜柱层叠式装配，通讯卡左侧，模块右侧装在同一根导轨上