基于 ESP32-C2 的 Wi-Fi/BLE 和 LoRa 极低成本无线组网方案

news2024/11/27 5:34:43

在物联网高速发展的今天，Wi-Fi 和 LoRa 作为近距离和超远距离通信技术，均有其各自的典型应用场景，在各自应用领域都取得了卓越的成就。Wi-Fi 和 LoRa 技术各具优势，在很多场景需求中，如果将两者结合，一方面可以发挥 LoRa 远距、低功耗的优点，另一方面利用 Wi-Fi 的高速率，生态广的特点，相互取长补短，可以在更广泛的应用中发挥作用。实现更便捷、智能、安全、可靠的体验。

例如在农业领域，农场主想要利用 LoRa 技术构建一个远距离传感器网络，监测土壤的温度、湿度等参数，并通过 Wi-Fi 技术将这些实时数据传输到后台服务器，及时了解土壤状况，合理安排灌溉或施肥，提高农作物的产量与质量，实现智能化管理。

在这样的应用场景中，通常需要构建“LoRa 终端节点（传感器）—— LoRa 网关（Wi-Fi 或以太网）——服务器”的网络。

LoRa 网关可以使用专门的多通道网关芯片比如 Semtech SX1302，也可以选择一个或多个 LoRa 收发芯片来搭建。在很多节点数量不多的场景，使用单 LoRa 收发芯片搭建的网关就能满足应用要求，这种网关在国内有广泛的应用。本文主要讨论极低成本的单通道网关 LoRa 组网方案。

传统 LoRa 单通道网关普遍采用 LoRa 收发芯片、基于 ARM 的 MCU、Wi-Fi 或以太网芯片等功能结构设计，系统复杂度和成本均比较高。现在若将 LoRa 网关所需的 MCU 及 Wi-Fi 芯片，直接换成 Wi-Fi SoC，例如乐鑫科技超低成本、高性价比的 ESP32-C2 系列，则可在满足主控芯片及无线联网需求的同时，大大降低网关的成本。

另外，传统 LoRa 终端节点硬件组成中包括 LoRa 收发芯片、MCU、传感器模块、BLE 模块等。在大部分场景中，LoRa 终端节点都需要外挂蓝牙 BLE，用来激活和配置节点设备以降低功耗，或者对节点进行代码升级。因此乐鑫低成本 Wi-Fi & BLE SoC 方案替代传统 MCU 作为 LoRa 终端节点的主控及蓝牙模块，同样是一个理想选择。

LoRa 星型组网应用非常普遍，如下图，一个 LoRa 常常对应多个节点。

启明云端最新推出了 WTLRC262-SG 系列模组，即基于乐鑫 ESP32-C2 和 Semtech SX1262 芯片设计的极低成本的单通道 LoRa 网关，同时也可作为 LoRa 终端节点使用。它支持 Wi-Fi、BLE 和 LoRa 的通信功能，高度集成化的设计简化了用户的产品系统复杂度。

本方案优势：

极低整体成本
模组设计兼容网关和节点应用，也就是产品可以配置成工作在节点或者网关
模组带 BLE，方便对节点或者网关进行配置和升级
节点带 Wi-Fi，可以不经过网关直接回传到网络服务器
使用 Wi-Fi 回传，使用方便
SX1262 兼容 SX126X 和 LLCC6X，可以满足国内外的应用

乐鑫 ESP32-C2 是一款小尺寸、低成本、低功耗的物联网芯片。它搭载 RISC-V 32 位单核处理器，内置 272 KB SRAM 和 576 KB ROM，支持 2.4 GHz Wi-Fi 和 Bluetooth 5 (LE)。ESP32-C2 面向高容量、低数据速率的简单物联网应用设计，能够为插座、照明、传感器和简单的家电设备添加稳定的无线连接功能，为用户提供极具性价比的开发平台。

Semtech SX1262 是一款远距离、低功耗的 sub-GHz 无线收发器，支持工作频段涵盖 150MHz–960MHz。SX1262 提供了两种调试方式，LoRa 以及传统的 (G)FSK。它集成了低噪声放大器 (LNA)，同时还集成了高效率的功率放大器 (PA)。在 LoRa 调制模式下，最高接收灵敏度可达 -137dBm，其发射功率最高可达 +22dBm。SX1262 通过优化芯片结构和内部逻辑，其接收电流最低可达 4.2mA，休眠模式下最低可达 160nA。

WTLRC262-SG 模组参数特点如下：