起因

最近對物聯(lián)網(wǎng)的芯片比較感興趣辽装，也遇到了幾個客戶在工業(yè)自動化領(lǐng)域針對數(shù)據(jù)的收集的一些問題臼氨，比如石油領(lǐng)域所使用的PLC以及ModBus協(xié)議诸衔，傳感器的數(shù)據(jù)收集速度緩慢雕沉，還有電力領(lǐng)域的機組傳感器的數(shù)據(jù)集乔，經(jīng)常中斷，輪詢事件過長等問題坡椒，所以想系統(tǒng)的了解一下物聯(lián)網(wǎng)芯片在模擬信號和數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換以及傳輸?shù)膯栴}扰路。

首先尤溜，我自己是將物聯(lián)網(wǎng)芯片分為從前段到后段的五個層次，如下：

1. 傳感器：各種環(huán)境敏感的材料所研發(fā)的模擬信號感應(yīng)裝置汗唱，比如濕度宫莱、溫度、二氧化碳濃度感應(yīng)哩罪，輸出模擬信號給控制芯片

2. 模擬信號和數(shù)字信號相互轉(zhuǎn)換梢睛，簡單控制：通常使用頻率在幾十MHz的控制芯片，具有簡單的邏輯控制能力识椰，比如Arduino绝葡、MBed、Particle等不同廠家的芯片腹鹉，實際上只是開發(fā)版引腳藏畅、編程風(fēng)格和函數(shù)庫的差異，本質(zhì)上使用的控制芯片可能是一樣的

3. 通信芯片：比如GSM功咒、WIFI愉阎、Bluetooth、Lora力奋、NB-IOT榜旦、ZigBee等，負(fù)責(zé)控制芯片和云端景殷、服務(wù)器溅呢、網(wǎng)關(guān)等節(jié)點的信息交互

4. 網(wǎng)關(guān)芯片：對于某些通信協(xié)議，需要物理網(wǎng)關(guān)進行上下行的通信以及網(wǎng)絡(luò)的組織猿挚，對于直接連接廣域網(wǎng)的協(xié)議比如Wi-Fi或者GSM等不需要網(wǎng)關(guān)

5. SBC：樹莓派等單片電腦咐旧，對于某些小型的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，需要在本地執(zhí)行一些復(fù)雜運算绩蜻，比如攝像頭識別铣墨、語音轉(zhuǎn)換等任務(wù)，需要在控制芯片之外連接一個可以處理復(fù)雜數(shù)據(jù)計算的單片電腦办绝，本地的SBC可以在不顯著增大設(shè)備體積的情況下可以顯著降低服務(wù)端的壓力和貸款伊约，大部分本地小世界的控制和計算都局限在本地網(wǎng)絡(luò)，也顯著降低帶寬消耗

對于傳感器孕蝉、控制芯片屡律、SBC來說，雖然種類很多但是架構(gòu)相對來說比較統(tǒng)一昔驱，比如說雖然SBC有很多種疹尾，但大部分都是基于ARM或者AmLogic的架構(gòu)上忍，使用上體驗類似骤肛，而通信協(xié)議我個人認(rèn)為是物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域碎片化最嚴(yán)重的一塊纳本，為了滿足低功耗、長距離的穩(wěn)定通信腋颠，人們不得不發(fā)明新的通信方式繁成，原來的Wi-Fi和藍牙距離短功耗高，基于蜂窩網(wǎng)絡(luò)的芯片成本高功耗也高淑玫，都不適合在電池技術(shù)仍沒有突破的物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域巾腕，即使后來出現(xiàn)的長距離的Zigbee協(xié)議距離也不過在一公里，智能家居領(lǐng)域可行絮蒿，可是更廣闊的智能城市或者農(nóng)業(yè)領(lǐng)域尊搬，就顯得不夠了.

目前來看物聯(lián)網(wǎng)芯片通信協(xié)議LPWAN(低功耗廣域網(wǎng))就剩下了NB-IOT和Lora了，此處不說NB-IOT如何了土涝，說他不好會被海軍噴佛寿，畢竟是華為主力推廣的，依靠基站進行通信但壮，不過在5G還沒有眉目的情況下冀泻，NB的使用狀況挺糟糕的，并沒有功耗上的優(yōu)勢蜡饵，且連接數(shù)非常受限弹渔。

Lora和LoraWan

回到主題，LORA協(xié)議目前看起來是滿足物聯(lián)網(wǎng)低功耗溯祸、長距離的一種可行解決方案肢专，目前主要由SemTech公司推進，適用于不同的領(lǐng)域有不同系列的芯片焦辅，一開始對淘寶上的SX127X鸟召、SX128X、SX126X氨鹏、SX130X系列的芯片搞的比較混亂欧募，以及不同芯片的個性能力比如信號強度、定位等功能混合在一起選擇就崩潰了仆抵，同時要考慮到是否支持LoraWan協(xié)議跟继，Lora和LoraWan到底是什么關(guān)系，能否并行通信還是只能輪詢镣丑，這一切的答案后來都是看了SemTech官網(wǎng)的資料才搞清楚了大概舔糖。

簡單介紹下Lora和LoraWan的區(qū)別，Lora對應(yīng)與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的物理層莺匠，而LoraWan位于數(shù)據(jù)鏈路層（MAC）金吗，屬于LPWAN的一種實現(xiàn)方式，是構(gòu)建星形網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵。

SemTech芯片分類

首先SemTech的芯片都是SX12XX來命名的摇庙，根據(jù)協(xié)議和用途有多種分類方式旱物，接下來的描述中我們把他家的芯片分為3系（SX123x）、5系（SX125x）卫袒、7系（SX127x）宵呛、6系（SX126x）、8系（SX128x）夕凝，以及特殊的SX13xx來區(qū)分宝穗，其中3系、4系列的芯片基本上都只支持FSK和OOK的通信方式码秉，好像官方認(rèn)為這些比較適合做RFID類的場景逮矛，可能成本更低，由于我只關(guān)心支持Lora協(xié)議的芯片转砖，所以接下來的芯片選擇主要設(shè)計5系列以及以上的選擇橱鹏。

是否需要Gateway

如果需要使用網(wǎng)關(guān)來支持多通道的并行通信，可以選擇SX1301或者SX1308堪藐，分別對應(yīng)室外和室內(nèi)場景莉兰，區(qū)別在于所適用的工作溫度和成本，Lora網(wǎng)關(guān)都支持LoraWan協(xié)議礁竞，Lora Gateway芯片SX130x系列的芯片只能直接和5系芯片進行匹配糖荒，作為接收前段，然后配合其他支持lorawan協(xié)議的終端節(jié)點連接傳感器使用模捂，比如7系6系芯片捶朵。Gateway支持多路數(shù)據(jù)收發(fā)，同時支持8個通道狂男，再加上ADR（速率自適應(yīng)）技術(shù)综看，距離越近速率越快，所以實際上網(wǎng)關(guān)芯片并不止8倍于普通的7系列芯片所組成的輪詢式的星形網(wǎng)絡(luò)岖食，而是要在18倍左右红碑，所以有需要高并發(fā)通信的可以采用Gateway解決方案，但是目前只能匹配5系芯片泡垃，從物理上與其他芯片有區(qū)別析珊，以適應(yīng)于多通道并行，實際與6蔑穴、7忠寻、8系列的芯片區(qū)別我還不太了解，如需自由組網(wǎng)輪詢式網(wǎng)關(guān)的可以不采用此方案存和。

7系芯片和6系芯片的區(qū)別

簡單的說7系列芯片是第一代Lora芯片奕剃，6系列芯片是第二代衷旅，各種性能指標(biāo)全面優(yōu)于7系列芯片，所以SX127x的芯片可以完全不考慮了纵朋，6系列芯片空曠領(lǐng)域可以傳輸距離達到了10000米柿顶，速率也有較大的提升，芯片體積還減少了倡蝙。

6系列芯片和8系列的芯片的區(qū)別

其實最終這兩者才是我們選擇九串，都是最新的Lora芯片绞佩，區(qū)別在于6系列芯片工作在傳統(tǒng)的Lora頻率寺鸥，從200MHz到900MHz，而8系列芯片工作在2.4GHz品山，和Wi-Fi芯片相同胆建，只不過頻率更窄，并且可以與現(xiàn)存的Wi-Fi共存肘交，并且抗干擾笆载。因為工作頻率不同，二者的傳輸距離和速率也有明顯的區(qū)別涯呻，在廣闊空間需要低功耗凉驻、長距離的城市和農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，適合6系列芯片复罐，對于8系列的芯片涝登，更適合于智能家居領(lǐng)域，雖然工作在2.4GHz效诅，8系列的傳輸距離也達到了3000米的程度胀滚，覆蓋別墅級別的智能家居解決方案綽綽有余，并且速率足夠高乱投，可以傳輸一定的音頻視頻等多媒體數(shù)據(jù)咽笼。

所以到現(xiàn)在，我們的選擇就很清楚了戚炫，假如要構(gòu)造長距離的農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)剑刑，SX1268是最適合的芯片，使用的頻率適用于中國双肤，雖然目前還沒有可用的并行多通道的gateway進行配合叛甫，但是可以自己搭配SX1268芯片和SBC或者更簡陋的RTOS系統(tǒng)的芯片來進行網(wǎng)關(guān)開發(fā)。

做Prototype都需要哪些硬件

從以上說明我們已經(jīng)確定要選擇SX1268芯片用來通信杨伙，接下來我們要選擇傳感器其监、Shield、面包板和網(wǎng)關(guān)芯片限匣，SBC我已經(jīng)有了抖苦，暫時輪詢式的網(wǎng)關(guān)也不會用到類似樹莓派等SBC毁菱，如果選擇SX1301類的網(wǎng)關(guān)解決方案，就會需要樹莓派以及Pi Hat來進行組合锌历，提供Gateway的運算能力贮庞。

那淘寶上都有哪些商家提供SX1268芯片呢，有很多授權(quán)的解決方案究西，不過支持私有協(xié)議的比較多窗慎，直接支持lorawan公有協(xié)議的6系列芯片很少，可以自己焊接郵票孔連接MCU以支持lorawan卤材，或者考慮第一代的7系列解決方案遮斥，目前支持lorawan的6系列芯片我就找到ASR6501這么一個解決方案，還沒有找到方便的開發(fā)板扇丛，對新手不友好术吗，做原型還是比想象中麻煩。

ASR6501看起來比較完美帆精，集成了MCU和SX1262较屿，支持寫入程序，不用自己去找STM32的芯片進行集成了卓练，并且支持Lorawan和Linkwan協(xié)議隘蝎，挺不錯的，不過有人說他的中控資料太少襟企，開發(fā)坑比較多嘱么。