255MN-L01自组网，自路由，自恢复模块

一、LoRa介绍

 LoRa是Semtech公司开发的一种低功耗、长距离的无线通信技术。其核心思想是通过优化调制方式和通信协议，实现低功耗和长距离的无线通信。它的名称“LoRa”是远距离无线电（Long Range Radio）的缩写，最大特点就是在同样的功耗条件下比其他无线方式传播的距离更远，实现了低功耗和远距离的统一。
 LoRa技术使用了名为Chirp Spread Spectrum（CSS）的技术，这是一种对数据信号的超长编码、加密和解密方法，可以减小信号间的冲突，提高信号传输的精准度和稳定性，进一步增加传输范围，使得信号可以在低功耗的情况下实现广域覆盖和远距离传输。它可以在数公里到数十公里的范围内进行传输，这种通信距离远远超过了其他类似的低功耗无线通信技术。同时，LoRa技术还采用了频谱扩展技术，使得信号具有很强的抗干扰能力。
 此外，LoRa技术的频段已经得到了全球范围内的许可，无需支付额外的通信费用，这使其具有较低的成本优势。同时，LoRa技术支持双向通信，可以用于实现点对点通信或星形网络通信，并且支持多节点接入，具有广泛的应用领域。同时，LoRa技术使用了128位AES加密算法，防止了数据被非法获取或篡改，保证了数据传输的安全性。
 由于LoRa技术的长距离、低功耗、低成本等特点，它在物联网、智能城市、智能电网、物流运输管理、智能建筑和智能医疗等领域中具有广泛的应用潜力。通过使用LoRa技术，物联网设备、传感器和智能电表等可以通过城市范围内的无线网络连接，实现自动化流程、监测和管理设备以及预测性维护等功能，从而节省资金和提高效率。LoRa技术是一种具有广阔应用前景的无线通信技术，它通过实现低功耗和长距离的统一，为物联网等领域的发展提供了强有力的支持。
LoRa技术是一种低功耗、长距离的无线通信技术，它具有一系列优点，同时也存在一些缺点。
优点：
1.低功耗：LoRa技术采用了低功耗设计，使得设备在待机模式下的能耗极低，这大大延长了设备的电池寿命，尤其适用于需要长时间运行的物联网设备。
2.长距离传输：LoRa技术能够实现长距离的无线通信，其传输距离通常远超其他类似的低功耗无线通信技术，使得它在一些需要覆盖广泛区域的场景中表现突出。
3.抗干扰能力强：LoRa技术采用扩频技术，能够在高噪声环境下保持稳定的通信质量，有效抵抗外界干扰，确保数据的可靠传输。
4.安全性高：LoRa技术采用双向认证和加密技术，保证了数据传输的安全性和隐私性，有效防止数据被非法获取或篡改。
5.灵活性：LoRa支持多种数据速率和调制方式，可以根据不同的应用场景进行灵活配置，满足不同的需求。
缺点：
1.低数据速率：LoRa技术的数据速率相对较低，通常在几百比特每秒到几千比特每秒之间，这使得它在处理大量数据或需要高速传输的场景中受到限制。
2.延迟较高：由于LoRa技术的长距离传输和低数据速率特性，其通信延迟相对较高，不适合对实时性要求极高的应用场景。
3.频谱资源限制：虽然LoRa技术具有长距离传输的优点，但在高密度设备部署的场景中，由于频谱资源的限制，可能会受到相互干扰的影响，导致通信质量下降。
频段：
LoRa技术可以在不同的频段上运行，以适应不同的应用场景和地区需求。以下是一些主要的频段及其特点：
①433MHz频段：这个频段在欧洲、亚洲和澳大利亚被广泛使用。由于它的传输功率较低，因此特别适用于功耗要求较高的应用，如智能电表、农业和环境监测等。
②868MHz频段：这是欧洲的ISM（工业、科学和医疗）频段，常用于LoRa通信。它能够实现长距离通信，室外通信距离可达数公里。由于此频段的传输功率低，它不易干扰其他设备，因此在智能家居、物联网和城市自动化等领域有广泛应用。
③915MHz频段：这是美国的ISM频段，常用于LoRa通信技术。在此频段下，LoRa能够实现长通信距离和高传输速率，因此特别适用于智能城市、物流追踪及远程监控等应用场景。
④923MHz频段：这是亚太地区的ISM频段，也常用于LoRa通信技术。与868MHz频段相比，它的通信距离更长，传输速率更高，因此广泛用于需要高数据传输速率的应用场景。
 需要注意的是，不同国家和地区的频段分配和使用规定可能有所不同，因此在具体应用中需要遵守当地的法规和规定。此外，LoRa技术的频谱分配和利用方法也需要考虑频谱的分配原则，如保证每个应用都能获得充足的频谱资源，高效利用频谱资源，以及保持一定的频谱弹性。

二、LoRaWAN协议

 LoRaWAN是一种低功耗广域物联网协议，旨在将电池供电的设备无线连接到区域、国家或全球网络中的互联网。该协议支持从本地到全球级别的网络，特别适用于物联网（IoT）的需求，如双向通信、端到端安全、移动性和本地化服务。
 LoRaWAN协议的特点之一是长距离通信，其通信距离在城市环境下可以达到数公里，而在农村或没有障碍物的开阔区域，通信距离甚至可以达到数十公里。这使得LoRaWAN非常适用于广域物联网中需要长距离通信的场景。
 另一个显著特点是低功耗。LoRaWAN协议考虑了终端节点的低功耗设计，并在通信过程中灵活地选择使用小功率以延长电池寿命。此外，协议还支持休眠模式，当设备没有数据传输时，可以进入休眠状态以进一步节省能量。
 LoRaWAN协议还具有较高的扩展性和连接密度，其网络架构可以支持大量的终端节点和网关，并且可以根据需求进行灵活的扩展和配置。此外，协议还支持多重速率，可以应对不同设备之间的通信需求。
在安全性方面，LoRaWAN协议支持端到端的数据加密和认证，确保数据在传输过程中的机密性和完整性。
 LoRaWAN协议的网络结构包括三个主要组件：终端设备、网关和网络服务器。其应用非常广泛，可以用于各种物联网场景，如城市智能化、农业物联网、工业自动化、智能家居和物流管理等领域，为智能化生活和工作提供了便利。
 总的来说，LoRaWAN协议通过实现低功耗、长距离通信、高扩展性和安全性等特点，在物联网领域展现出了巨大的应用潜力和价值。

三、255Mesh协议

 255Mesh协议是一种组网方式，它特别适用于解决无线通信中的信号盲点问题。在多种应用场景中，如埋入式、顶装式、表贴式地磁等单跳部署的情况，信号盲点可能会产生，而255Mesh的多条协议则能够有效地解决这一问题。
 与传统的LoRaWAN组网方式相比，255Mesh组网方式具有显著的优势。传统的LoRaWAN属于星状网络，终端入网过程繁琐，需要三元组信息（DEVEUI/APPEUI/APPKEY），并且其扩展性较差，部署时容易出现信号盲点。而255Mesh则采用去中心化的树形网络结构，同一网络中可以部署多个网关进行平级接收。这种结构使得数据可以通过网关直接发送给客户指定的服务器，而节点之间也可以进行数据中转，从而实现了无盲点的网络部署。此外，255Mesh还支持最大255级的单包转发，进一步增强了其无盲点的特性。
 另外，255Mesh还支持节点、终端和网关之间的双向通信，整个网络支持自主休眠、异步休眠和混合休眠，这有助于降低能耗并延长设备的使用寿命。
 然而，Mesh组网也存在一些弊端。例如，由于信息在节点之间被多次转发，可能会导致一定的延迟，这使得255Mesh对于实时性要求非常高的网络应用可能不太适合。此外，无线Mesh组网可能存在降速的问题，特别是在与多个路由器进行回传数据的情况下。
 总的来说，255Mesh协议是一种有效解决信号盲点问题的组网方式，具有广泛的应用前景，特别是在需要覆盖广泛区域或实现复杂网络连接的场景中。但与此同时，也需要根据具体的应用需求来权衡其延迟和降速等潜在问题。

四、255MN-L01模块介绍

 255MN-L01模块是南京二五五物联科技有限公司自主研发生产的一款自组网，自路由，自恢复功能的工业级无线产品。模块基于MCU+ LoRa射频芯片，利用了 LoRa的调制和255Mesh协议完美解决了小数据在复杂环境中的覆盖组网需求。
 相比传统的Zigbee Mesh，BLE Mesh，WiFi Mesh。255Mesh使用的是ISM频段，国内433,470-510 具有更好的绕射性能，在穿墙效果上面有的很大提升，相比目前使用的FSK或者LoRawan方式又利用了255Mesh协议自带的组网，恢复，路由功能更好的解决的安装，调试，网络补盲的难点。

255MN-L01无线模块的引脚排列如图

引脚定义

极限参数

工作参数

射频参数

255MESH 网络共支持 128 个频点，如图：

 255MESH 网络支持三种类型的设备，终端，节点和网关。在 255MESH 网络中必须有节点与网关两种设备类型，节点负责上传数据，网关负责收集节点上传的数据，拓扑图如图节点与网关拓扑图所示。对于某些功耗要求较高的节点，可以关闭节点的中继功能，变成终端设备，终端设备不能转发其它节点的数据只能上传自己的数据。



 255MESH 支持多网络，配置了不同网络 ID 的设备间不能互相通讯，拓扑结构如图，255MESH 多网络拓扑图所示。网络 ID 为 00 1F 01 的设备不能与网络 ID 为 00 1E 01 的设备通讯。网络 ID 范围为 000000 到 FFFFFF 共 16777216 个网络 ID。

五、硬件设计注意事项

 255MN-L01模块的典型应用电路图如图所示，能够实现数据传输、模块配置控制、模块复位、唤
醒外部MCU。射频部分建议预留ANT的π型匹配电路.

电源设计的完整性影响模块性能：
1.模块电源输入范围严格控制在1.8-3.6V，推荐电压为3.3V。
2.模块峰值电流最大为 115mA，供电电流能力至少大于峰值电流的1.5以上。
3.建议串联磁珠和或者并联 TVS 管后供电VCC，增强模块的稳定性。
4.DC/DC或者LDO后放置大电容，防止跌落造成的发射功率不足。
外接天线设计指导
如果用户选用的模块是通过 IPEX，SMA 等射频接口外接天线时，应该选择一款适用于本核心板的天线，在天线选型的过程中对天线的参数选择和应用有如下注意事项：
1.天线的工作频率和本模块的工作频率应该一致；
2.天线的接口与本核心板的天线接口应该适配；
3.天线的电压驻波比（VSWR）建议小于 2，且应该具备合适的带宽；
4.天线的输入阻抗应为 50ohm；
5.当天线放置在模具内部时，应咨询天线设计厂家。
天线匹配
实际使用中，出现最多的是天线匹配问题，建议用户在设计原理图时，加入如图所示的π型匹配网络。一般情况，如果天线已经是 50ohm的，电容 C3选用 220pF 电容即可，C1和 C2不需焊接；如果天线不匹配，则需要使用网络分析仪测量阻抗再确定 C1、C2、C3的取值。从以往经验来看，在410~525MHz 频段 走线阻抗失配带来的影响不是很大，而走线线宽偏小带来的插入损耗往往比较严重。π型匹配网络电路：

PCB设计应注意
1.模块ANT端建议放置在用户PCB 边缘，ANT 引脚到天线端的走线要尽可能短，用 50ohm 特征阻抗的走线，在需要转弯时不要走锐角、直角，可以走圆弧线，圆弧半径不小于 3 倍线宽，线宽为 2~3mm，长度不超过 30mm。
2.在射频电路板设计时，推荐使用 4 层板，第一层为射频走线层，第二层为地层，第三层为电源层，底层为其他信号层。
3.射频线路远离电源，时钟信号等可能会产生干扰的信号源；线路上下左右做好包地保护。
ANT走线示意图

4.模块使用邮票孔焊接在底板上时，模块底部不能有开窗露铜的地方，避免模块底部测试点短路。

其它
邮票孔的讲解，参考如下：
https://www.jlc.com/portal/server_guide_10181.html
https://blog.csdn.net/lxm920714/article/details/115119419
https://blog.csdn.net/qq_37457748/article/details/97617377
邮票孔焊接：
https://www.bilibili.com/video/BV1RZ4y1s75e/?vd_source=f58225e38b5a8bc42ab3351918ec20e5