LoRaWAN Breakout Board

Technical Information/etc.

  

LoRaWAN通信モジュール用ブレイクアウト基板の作成

CMWX1ZZABZ-078はLoRaWAN通信が可能な920MHz帯長距離無線モジュールです。安価なうえに内蔵MCUのプログラミングが可能で、アプリケーションの小型化が可能です。モジュールは背面パッドのため使い勝手が悪いので、ブレイクアウトボードを作成しました。

  

回路図

  

外形寸法図

　

  

部品構成

• 自作基板
  
  

  Reference	Value	PART
  C11	チップ積層セラミックコンデンサー 100pF C0G 1005	GCM1555C1H101FA16D (同等品可)
  C3	チップ積層セラミックコンデンサー 10μF35V X5R 1608	GRM188R6YA106MA73 (同等品可)
  C1 C2 C4 C6 C12 C16	積層セラミックコンデンサ1uF 25V 1608サイズ	GRM188R71E105KA12 (同等品可)
  C5 C9 C14	積層セラミックコンデンサ0.1uF 50V 1608サイズ	C1608JB1H104K (同等品可)
  D1	ショットキーバリアダイオード 60V 1A SOD-123	PMEG6010CEGWJ
  D2	表面実装用ショットキーバリアダイオード 40V2A	SS2040FL (同等品可)
  D4	緑色チップLED 1608サイズ	OSTG1608C1A (同等品可)
  D5	青色チップLED 1608サイズ	OSBL1608C1A (同等品可)
  D6	赤色チップLED 1608サイズ	OSHR1608C1A (同等品可)
  L1	フェライトビーズ 1kΩ 1005サイズ	BLM15HG102SN1D
  Q1	PchチップMOSFET 20V 4A	DMG3415U (同等品可)
  R3 R2	10KΩ チップ抵抗 1608サイズ	RC0603J10K (同等品可)
  R4	角形ジャンパーチップ抵抗器　0Ω 1005サイズ	RK73Z1ETTP (同等品可)
  R7 R8 R9	1KΩ チップ抵抗 1608サイズ	RC0603J1K (同等品可)
  S1	表面実装用タクトスイッチ	SKRPACE010
  U1	LoRaWAN 無線モジュール	CMWX1ZZABZ-091 あるいは CMWX1ZZABZ-078
  U2	電圧レギュレータ 3.3V 150mA	AP7354-33W5-7
  PCB	自作基板 B0038B	B0038B
  ●ピンヘッダーは必要に応じて取り付け
  CN1	ピンヘッダー 2.54mmピッチ	PH-1x40SG (同等品可)
  CN2	ピンヘッダー 2.54mmピッチ	PH-1x40SG (同等品可)
  CN3	ピンヘッダー 2.54mmピッチ	PH-1x40SG (同等品可)
  ●２ピンのバッテリー端子を使用する場合
  CN4	ＰＨコネクタ　ベース付ポスト　トップ型/サイド型　２Ｐ	B2B-PH-K-S(LF)(SN) あるいは S2B-PH-K-S(LF)(SN)
  ●SMAアンテナ端子を基板に直付けする場合
  CN8	ＳＭＡコネクタ　ＳＭＡ－Ｊ　基板用エッジマウント	S-063-49-TGG
  ●U.FLコネクタ接続の外部アンテナを使う場合
  CN6	Ｕ．ＦＬコネクタ U.FL-R-SMT-1	U.FL-R-SMT-1 (同等品可)
  ●USBペリフェラルを使う場合
  C8	積層セラミックコンデンサ0.1uF 50V 1608サイズ	C1608JB1H104K (同等品可)
  CN5	USB - マイクロUSB B USB 2.0 レセプタクル コネクタ	10118194-0001LF
  D3	17V クランプ 5A（8/20µs）TVS－ダイオード	USBLC6-2SC6
  R1	100KΩ チップ抵抗 1608サイズ	RC0603J100K (同等品可)
  R10	10KΩ チップ抵抗 1608サイズ	RC0603J10K (同等品可)
  ●EUI-64 MACアドレスを使用する場合
  C7	積層セラミックコンデンサ0.1uF 50V 1608サイズ	C1608JB1H104K (同等品可)
  R5 R6	3.3KΩ チップ抵抗 1608サイズ	RC0603J3K3 (同等品可)
  U3	EUI-64アドレスつき EEPROM 2KB	24AA02E64T-I_OT

  
  
  
  
  

  

特徴・機能

• CMWX1ZZABZ-078,CMWX1ZZABZ-091 の無線モジュールが手はんだ付けで実装可能
• CMWX1ZZABZモジュール内蔵MCUに関連するすべての信号ピンにアクセス可能(CN1,CN2,CN3にピンヘッダ/ソケットを実装)
• 25 x 50 mm のコンパクトサイズに便利機能を集積
• 3つのユーザLEDを利用可能 アクティブH
• ST-LINK V2 を接続できるSWD-IF端子を用意 (CN2の1～6ピン)
• USBシリアル変換器や外部マイコンのUART信号をCN1の14～17ピンに接続してPCから無線通信をコマンド制御可能
• VBUS電源とバッテリー電源の自動切り替え回路を利用可能*1
• 基板にSMAコネクタを装着可能 (CN8)*2
• オプションで、U.FLアンテナ端子を実装可能 (CN6) *3
• オプションでUSBインターフェースを実装し、MCUのUSBペリフェラルを利用可能 (CN5,R1,D3,C8)*4*5
• オプションでI2Cペリフェラル用のプルアップ抵抗を実装可能(R5,R6)
• オプションでEUI-64準拠のノードアドレスROMを実装可能 (U3,C7) *6
• 使用するアンテナはモジュール製造元の指定アンテナ*7、及び指定条件を満たすアンテナ *8
• 使用するファームウェアはSTMicroelectronics社提供の I-CUBE-LRWAN（日本対応版） *9
• 開発環境は Keil MDK-ARM (MDK for STM32F0, STM32G0, and STM32L0) で動作確認済み*10
  
  

  

組立方法

1. 最初にU1のCMWX1ZZABZを取り付けます。予め、CMWX1ZZABZの背面パッドとB0038Bのはんだ付けパッドの両方に、フラックスを塗布します。位置決めは、四隅の四角形のフィディシャルマークの頂点とCMWX1ZZABZの外形の頂点が４箇所で点接触するように調整します。はんだ付けはまず外に出ているパッドを十分コテ先で温めてから、ハンダを溶かし入れる要領ではんだ付けします。予熱が十分でないと背面パッドまでハンダが流れませんので難易度は高いです。最初に熱の逃げやすいGND端子を一つはんだ付けしてつき具合を確認し、問題なければ同じ要領で残りの端子をはんだ付けします。
   
   
   
   
   
2. その他の部品をはんだ付けします。

  

補足説明

• 標準の回路ではTCXOの電源(VDDR_TCXO)端子をPH1 に接続していますので、I-CUBE-LRWAN（日本対応版） のサンプルプログラムをそのまま使用すると正常に動作しません。ソースコードを変更しない場合は、J5 のジャンパーをパターンカットし、J6のジャンパーをハンダでショートします。ただしこの場合、MCUのUSBペリフェラルが使用できなくなります。また、USB端子からの電源供給もできなくなります。 USBペリフェラルを使用したい場合は上記のジャンパー変更を行わず、下記の通りサンプルプログラムのソースコードを書き換えます。
  • mlm32l0xx_hw_conf.h (AT_Slave: line 108-109、 End_Node: line 115-116)

    //#define RADIO_TCXO_VCC_PORT                       GPIOA
    //#define RADIO_TCXO_VCC_PIN                        GPIO_PIN_12
    #define RADIO_TCXO_VCC_PORT                       GPIOH
    #define RADIO_TCXO_VCC_PIN                        GPIO_PIN_1

• CMWX1ZZABZ-078を使用する場合は、「プロジェクト」-「ターゲットの設定」よりサンプルプロジェクトのターゲットデバイスを変更します。(STM32L082CZYx) CMWX1ZZABZ-091を使用する場合は、変更の必要はありません。(STM32L072CZYx)