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如果說(shuō)LoRaWAN是閃電戰(zhàn)，那么SX1301就是坦克，前者是建立在后者的基礎(chǔ)上。SX1301是基于LoRa調(diào)制的基帶芯片，它的目標(biāo)是為廣域范圍的眾多無(wú)線節(jié)點(diǎn)提供健壯的星型基站。
SX1301有一些關(guān)鍵的技術(shù)特征：高達(dá)-142.5dBm的接收靈敏度、49個(gè)LoRa“虛擬”通道和ADR技術(shù)。
1 整體結(jié)構(gòu)
如下圖所示，SX1301一般外接2片SX1257（或SX1255）。SX125x是射頻前端芯片，它負(fù)責(zé)將I/Q（In-phase / Quadrature，同相正交數(shù)字信號(hào)）轉(zhuǎn)換成無(wú)線電模擬信號(hào)。
仔細(xì)查看SX1301的結(jié)構(gòu)圖，它是由2個(gè)MCU和ASIC（ApplicationSpecific Integrated Circuit，專用集成電路）的綜合體。主要部件包括：
射頻MCU：該MCU通過(guò)SPI總線連接2片SX125x，主要負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)自動(dòng)增益控制、射頻校準(zhǔn)和收發(fā)切換。
數(shù)據(jù)包MCU：該MCU負(fù)責(zé)分配8個(gè)LoRa調(diào)制解調(diào)器給多個(gè)通道，它仲裁數(shù)據(jù)包的機(jī)制包括速率、通道、射頻和信號(hào)強(qiáng)度。
IF0~IF7的LoRa通道：它們的帶寬固定為125kHz，每個(gè)通道可以設(shè)置中心頻率，每個(gè)通道可以接收SF7~SF12共6種速率的LoRa信號(hào)。
IF8通道：帶寬支持125 / 250 / 500kHz，希望用于網(wǎng)關(guān)之間的高速通信。
IF9通道：收發(fā)(G)FSK信號(hào)，LoRaWAN在歐洲地區(qū)使用了該通道。
2 實(shí)現(xiàn)ADR技術(shù)
ADR（Adaptive Data Rate，速率自適應(yīng)）是LoRaWAN核心優(yōu)勢(shì)，它的原理是：依賴End Nodes和Gateway的距離，越近，End Nodes將采用高速率；越遠(yuǎn)，End Nodes將采用低速率。
其實(shí)，ADR是SX1301的“貢獻(xiàn)”。
如下圖所示，SX1301的IF0~IF7的8通道，它們?cè)O(shè)置了8個(gè)中心頻率，但每一個(gè)通道都能接收SF7~SF12共6種速率的LoRa信號(hào)。這樣一來(lái)，一個(gè)End Node可以根據(jù)信號(hào)強(qiáng)度，自由選擇SF（即速率）來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù)。
它至少具備3個(gè)優(yōu)勢(shì)：
End Node可以切換到8個(gè)頻率中任意一種，有效降低同頻干擾；
End Node可以使用6種速率中任意一種，Gateway不用記錄它的速率，簡(jiǎn)單化；
Gateway可以實(shí)現(xiàn)天線分集，有效改善移動(dòng)End Node的多徑衰退；
特別注意：8個(gè)通道最多同時(shí)解調(diào)8個(gè)LoRa數(shù)據(jù)包，因?yàn)椤扒皩?dǎo)碼搜索引擎”和“解調(diào)引擎”是分離的，同時(shí)解調(diào)引擎為8個(gè)單元。
3 多通道頻譜
2片SX125x和共10個(gè)通道，都可以靈活配置頻率。一起看上圖的實(shí)例：
射頻前端A配置中心頻率=867.0MHz
射頻前端B配置中心頻率=868.4MHz
10通道頻率配置如下表所示
通道 | 頻率 | 射頻前端 | 頻偏 | 屬性 |
IF1 | 866.875MHz | A | -125kHz | 固定速率LoRa |
IF2 | 868.400MHz | B | 0kHz | 64kbps的GFSK |
IF3 | 866.6875MHz | A | -312.5kHz | 6速率LoRa通道 |
IF4 | 867.0625MHz | A | 62.5kHz | 6速率LoRa通道 |
IF5 | 867.1875MHz | A | 187.5kHz | 6速率LoRa通道 |
IF6 | 867.3125MHz | A | 312.5kHz | 6速率LoRa通道 |
IF7 | 868.0875MHz | B | -312.5kHz | 6速率LoRa通道 |
IF8 | 868.2125MHz | B | -187.5kHz | 6速率LoRa通道 |
IF9 | 868.5875MHz | B | 187.5kHz | 6速率LoRa通道 |
IF10 | 868.7125MHz | B | 312.5kHz | 6速率LoRa通道 |
4 控制接口
SX1301依賴microcode（微代碼）來(lái)運(yùn)行，上電后MCU負(fù)責(zé)發(fā)送microcode給SX1301，semtech提供該microcode的二進(jìn)制文件。MCU和SX1301的通信總線是SPI。
考慮多種射頻通道和收發(fā)設(shè)備（如：SX1257或SX1255）和不同的硬件實(shí)現(xiàn)方式（如：1個(gè)SX1301或8個(gè)SX1301），為簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)和方便移植，組織了HAL（Hardware AbstractionLayer，硬件抽象層）接口。
數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) | 調(diào)用函數(shù) | 參數(shù)定義 |
| lgw_conf_rxrf_s | lgw_rxrf_setconf() | 設(shè)置SX125x的中心頻率和開(kāi)啟/停止 |
| lgw_conf_rxif_s | lgw_rxif_setconf() | 設(shè)置IF通道中心頻率，射頻芯片等參數(shù) |
| lgw_pkt_rx_s | lgw_receive() | 接收數(shù)據(jù)包的有效數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù) |
| lgw_pkt_tx_s | lgw_send() | 發(fā)送數(shù)據(jù)包的有效數(shù)據(jù)和射頻參數(shù) |
函數(shù) | 功能 | 定義 |
| lgw_rxrf_setconf() | 配置射頻參數(shù) | 按用戶要求設(shè)置SX125x的射頻參數(shù) |
| lgw_rxif_setconf() | 按用戶要求設(shè)置IF調(diào)制解調(diào)器參數(shù) |
| lgw_start() | 硬件管理 | 啟動(dòng)SX1301 |
| lgw_stop() | 停止SX1301，節(jié)能或重新配置 |
| lgw_receive() | 收發(fā)數(shù)據(jù)包 | 從RX FIFO提取接收數(shù)據(jù)包 |
| lgw_send() | 通過(guò)指定IF通道，發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)包 |
5 電氣與資源
項(xiàng)目 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 單位 |
| 供電電壓 | 3.0 | / | 3.6 | V |
| 工作溫度 | -40 | / | 85 | ℃ |
| 全速功耗 | / | 990 | 1350 | mW |
| SPI時(shí)鐘速率 | / | / | 10 | MHz |
| 射頻晶振頻率 | / | 32 | / | MHz |
| 射頻晶振精度 | -10 | / | +10 | ppm |
| 高速處理晶振 | 130 | 133 | 150 | MHz |
