基于新唐M2351 LoRaWAN長距離無線通信模塊
目前，物聯(lián)網針對大面積應用場景面臨了實現(xiàn)范圍覆蓋與降低裝置功耗的兩難問題，主要的因素有以下三項：
信號弱，功耗大：難以深覆蓋到地下, 經常維護更換電池
覆蓋差，功耗大 ：大面積范圍的部署成本非常昂貴，且需要移動定位
電池供電特性：針對長距離且不易布線需要電池供電的裝置
新唐科技可以看到了大范圍部件物聯(lián)網裝置的通訊問題，而 LoRa 的運行方式正是提供了這些問題的良好解決答案，請看我們以下的整理。
- 傳輸距離遠：比蜂窩距離遠/ 覆蓋范圍廣/ 星型拓撲結構
- 使用壽命長：低功耗/ 10~20年壽命/ >10x vs 蜂窩M2M模塊
- 用途廣泛：高容量/ 多應用/ 公共網絡
- 低成本：低成本的基礎設施/ 低成本的終端節(jié)點/ 公開協(xié)定
由上可以清楚的了解到 LoRa 這個標準的好處，接著我們說明 LoRa Wide Area Network 的架構。LoRaWAN 基本上的聯(lián)機結構跟主流的物聯(lián)網通訊架構類似，只不過 LoRa 采用的是 AES-128 加密、多信道上傳、網絡速率與數(shù)據(jù)路徑自動調整 (Adaption) 的協(xié)議，而這樣的網絡部署需要慮到許多的因素諸如：頻譜規(guī)畫、資料量規(guī)畫、覆蓋目標 (室內或室外) 、功率規(guī)劃與所要支持的業(yè)務服務。以下是 LoRaWAN 簡易架構圖：
NuMicro M2351 的 LoRaWAN 節(jié)點參考設計方案
新唐跟位于杭州的利爾達公司合作準備推出基于 M2351 微控制器加上 LoRa 無線通信集成功能的模塊方案，為了能夠支持國際與中國大陸的標準，預計推出兩種模塊，分別以國際 LoRaWAN Specification 1.0.2 與 LoRaWAN CLAA 1.3.9 (China LoRa Application Alliance) 的兩種協(xié)議版本為依據(jù)。而 M2351 的 Armv8-M TrustZone 架構正是支持這樣的雙元標準最好的微控制器選擇。由于 M2351 可以提供 TrustZone 加上 XOM 功能，所以不同版本通訊協(xié)議層可以依據(jù)所要符合的地區(qū)標準的規(guī)劃放在 TrustZone 安全區(qū)或 XOM (eXecute-Only Memory) 內部，其做法有以下好處：
- 通訊協(xié)議的 API 受 Timing 的影響較小，反應時間快，比較符合標準
- 對于特定微控制器與 OS 的依存度較小
- LoRa 協(xié)定不容易遭竄改，比較安全
而 LoRa 無線通信集成功能模塊則整合了射頻組件與天線匹配組件，大幅降低無線通信硬件部分的設計麻煩，標準的 AT Command 控制方式也提供產品開發(fā)人員便利的無線通信控制方法，讓開發(fā)人員能有更多時間專注于應用系統(tǒng)的開發(fā)。
新唐 M2351 搭配 LoRa 無線通信模塊架構
由結構圖可以看出利爾達基于 M2351 的 LoRaWAN 在節(jié)點裝置上的參考設計方案，比其一般的解決方案可以不需要加另一顆專注處理無線通信協(xié)議的微控制器，搭配 M2351 的豐富外圍功能，整個參考設計模塊內含的兩顆主要芯片就可以完全應付通訊與終端產品的設計需求，例如無線抄表、遠距監(jiān)控、智慧家庭、智能工廠與智能大樓等物聯(lián)網應用；換言之，可當通訊模塊用途也可以直接針對目標終端產品進行設計。
新唐微控制器家族與利爾達的 LoRa 解決方案說明與帶來的市場機會
如前述，LoRaWAN 的運作還必須配合網關 (Gateway) 與基地臺 (Base station)，這兩者扮演了非常重要的連上物聯(lián)網云服務平臺的角色，而新唐微處理器也在網關的設計上發(fā)揮了作用，例如 NUC980 就適合于開發(fā) LoRaWAN 的網關，其所能提供的設計包含了家居室內網關與工業(yè)網關。經由 LoRaWAN 的節(jié)點與網關及基地臺的合作，可以實現(xiàn)諸多物聯(lián)網的應用。
以上內容由穎特新工程轉自新唐微信公眾號，并進行了修改整理，如需要新探M2351系列物聯(lián)網安全MCU或者以上LoraWAN模塊均可與深圳市穎特新科技有限公司聯(lián)系：0755-8259 1179。
編輯：admin 最后修改時間：2019-06-21
