Cara Guna Modul LoRa SX1278 Ra-02 dengan Arduino: Sambungan 3.3V Selamat dan Mesej Pertama

SX1278 Ra-02 ialah radio LoRa 433MHz yang hanya menerima 3.3V: kuasakan ia daripada 3.3V — jangan sesekali 5V — pasang antenanya sehingga berbunyi klik sebelum board menerima sebarang kuasa, turunkan aras empat talian isyarat yang dipacu oleh Uno 5V ke dalamnya, dan satu board boleh menghantar mesej pertamanya kepada board yang lain pada 434MHz menggunakan library LoRa Arduino. Jangkakan beratus-ratus meter merentasi taman perumahan yang padat, dan satu hingga beberapa kilometer dengan garis penglihatan yang jelas, dalam jalur 433–435MHz yang diperuntukkan MCMC melalui umpukan kelas kepada radio jarak dekat pada kuasa sehingga 100mW EIRP.

Apakah modul SX1278 Ra-02?

Modul SX1278 Ra-02 ialah radio 433MHz keluaran Ai-Thinker dengan pelindung logam berwarna perak di atas papan breakout biru gelap: modulasi LoRa, antara muka SPI, julat penalaan 410–525MHz, dan kuasa pancaran sehingga +18dBm — angka jalur frekuensi dan PA itu terukir pada pelindung logamnya sendiri.

SX1278 Ra-02	Sepintas lalu
Cip radio	Semtech SX1278 — LoRa, FSK dan OOK
Julat penalaan	410–525MHz; di Malaysia gunakan 433–435MHz
Kuasa pancaran	Sehingga +18dBm; library LoRa menggunakan +17dBm secara lalai
Bekalan	2.5–3.7V, biasanya 3.3V — jangan sesekali 5V
Arus	Kira-kira 12mA semasa menerima; lonjakan 90–120mA semasa memancar
Antara muka	SPI (NSS, SCK, MOSI, MISO) serta RST dan DIO0
Dalam bungkusan	Papan breakout, dua jalur header 8-pin yang belum dipasang, antena whip U.FL

Kenapa satu pautan LoRa menggunakan dua board yang berbeza?

Mesej SX1278 yang pertama memerlukan radio di setiap hujung — senarai komponen memuatkan dua — tetapi sengaja tidak menggunakan dua mikropengawal yang sama.

Pembahagian ini mengikut dua keperluan kuasa modul tersebut. Menerima tidak memakan banyak kuasa — kira-kira 12mA, menurut spesifikasi Ra-02 oleh Ai-Thinker — jauh dalam had pin 3.3V Uno R3, yang dikadarkan Arduino pada 50mA, jadi Uno bertugas sebagai penerima. Memancar pula lain ceritanya: spesifikasi Ai-Thinker menyenaraikan 93mA pada 433MHz, dan cip SX1278 sendiri naik ke kira-kira 120mA pada siling +20dBm-nya — lebih kurang dua kali ganda kadar itu, cukup untuk membuatkan voltan regulator 3.3V kecil pada Uno menyusut di tengah-tengah paket. NodeMCU ESP-32S pula membawa regulator kelas AMS1117 yang dikadarkan sekitar 1A, jadi ESP32 yang bertugas memancar. Modul ini sendiri dispesifikasikan untuk 2.5–3.7V, biasanya 3.3V — 5V pada VCC akan merosakkannya, dan voltan minimum 1.8V yang anda jumpa dalam jadual spesifikasi di internet ialah angka untuk cip SX1278 semata-mata, bukan untuk board ini.

Apa yang perlu disolder dan dipasang sebelum sebarang kuasa?

Bungkusan Ra-02 mengandungi papan breakout, dua jalur male header 8-pin yang belum dipasang dan antena pigtail IPEX — kabel coax hitam yang halus dari palam U.FL emas yang kecil ke antena spring. Keenam-belas lubang tembus dihantar kosong, jadi solder header dahulu — 32 sambungan solder untuk sepasang modul, tekniknya ada dalam panduan solder header pin kami — atau tak perlu pegang besi solder langsung dengan servis solder 10-pin dan 1-pin.

Antena tidak perlu disolder: pegang palam U.FL emas rata di atas soket pada bucu pelindung logam dan tekan lurus ke bawah sehingga berbunyi klik — jangan pulas, jangan senget — dan buat ini sebelum board menerima sebarang kuasa. Antena ialah laluan keluar tenaga pancaran. Jika soket dibiarkan terbuka, denyut +17dBm lalai library akan terpantul dari hujung terbuka talian suapan dan kembali ke penguat kuasa (PA) yang baru sahaja menghasilkannya, dalam bentuk haba dan tekanan voltan; satu panggilan LoRa.endPacket() tanpa antena — panggilan yang benar-benar menghidupkan pemancar — boleh menjadi yang terakhir bagi modul itu.

Bagaimana cara sambung Ra-02 ke Uno 5V dengan selamat?

ATmega328P pada Uno menggunakan logik 5V; Ra-02 menerima pada 3.3V. Namun hanya empat wayar yang perlu dibetulkan: isyarat yang dipacu Uno ke dalam modul — NSS, SCK, MOSI dan RST. Setiap satu diberi pembahagi voltan di atas breadboard: 10k dari pin Uno ke satu baris simpang, kemudian dua 10k bersiri (20k) dari simpang itu ke ground, semuanya diambil daripada dua puluh keping perintang 10k dalam pek perintang. Pin modul disambung pada simpang tersebut, di mana ayunan 5V jatuh merentasi rantaian 30k dan modul hanya melihat dua pertiga bahagian bawahnya: 5V × 20k/30k = 3.3V. Dua belas perintang cukup untuk membina keempat-empat pembahagi.

Sebelum modul disambung, semak setiap pembahagi dengan multimeter: sambungkan hujung atas pembahagi ke pin 5V Uno dengan jumper, dan simpangnya sepatutnya membaca kira-kira 3.3V — 1.7V bermakna 10k dan 20k tertukar tempat, dan 5V bermakna kaki bawah tidak sampai ke ground.

Dua talian dalam arah sebaliknya tidak memerlukan apa-apa. MISO dan DIO0 ialah modul yang “bercakap” pada 3.3V, dan ATmega328P mengiktiraf apa-apa voltan melebihi 0.6 × V_CC = 3.0V sebagai logik high, menurut datasheet ATmega328P oleh Microchip — 3.3V melepasinya terus. Gunakan jumper M-F dengan hujung female dahulu pada pin baharu modul, dan jumper M-M dari header Uno ke baris pembahagi (cara membezakan male dan female ada dalam panduan wayar jumper kami). Kuasa diambil dari pin 3.3V Uno — memadai untuk tugas penerima yang hanya menarik ~12mA.

Pin Ra-02	Pin Uno	Cara
3.3V	3.3V	Terus — semasa menerima hanya menarik ~12mA
GND	GND	Terus, berkongsi rel ground dengan pembahagi
NSS	D10	Pembahagi: 10k dari D10, 20k (2×10k) ke GND
SCK	D13	Pembahagi, corak 10k : 20k yang sama
MOSI	D11	Pembahagi, corak yang sama
RST	D9	Pembahagi, corak yang sama
MISO	D12	Terus — output modul 3.3V, melebihi ambang 3.0V Uno
DIO0	D2	Terus — output modul

Pembahagi voltan ada satu kesan sampingan, dan penyelesaiannya ada dalam sketch. Dilihat dari pin modul, setiap pembahagi ialah sumber 6.7k (10k dan 20k selari) yang mengecas lebih kurang 10–20pF kapasitans pin dan jumper, dengan pemalar masa kira-kira 70–130ns. Jam SPI lalai library pada 8MHz memberi setiap separuh kitaran hanya 62ns, kurang daripada satu pemalar masa, jadi modul mengambil sampel pada sisi isyarat yang belum terbentuk sepenuhnya dan membaca data yang salah. LoRa.setSPIFrequency(1E6) memanjangkan setiap separuh kitaran kepada 500ns, beberapa kali ganda pemalar masa, dan sisi isyarat sampai dalam bentuk segi empat yang kemas — sketch penerima di bawah sudah memasukkannya.

Bagaimana cara sambung pemancar ESP32?

NodeMCU ESP-32S menjadikan nod kedua sangat mudah: GPIO-nya memang berjalan pada 3.3V, jadi setiap talian disambung terus pada kelajuan SPI penuh, dan pin 3V3-nya dibekalkan oleh regulator kelas AMS1117 yang langsung tidak terkesan dengan lonjakan arus pancaran. Nod ini mesti diasingkan daripada nod Uno, kerana ujian jarak nanti meletakkan beberapa batang jalan di antara keduanya: jumper F-F pilihan menyambungkan pin modul terus ke pin male ESP32, atau berikan ESP32 sebuah breadboard tersendiri — breadboard pertama sudah memuatkan pembahagi Uno — dengan jumper M-F dari lubang kosong di sebelah setiap pin.

Pin Ra-02	Pin ESP-32S	Cara
3.3V	3V3	Terus — regulator mampu menampung lonjakan pancaran ~120mA
GND	GND	Terus
NSS	GPIO5	Terus
SCK	GPIO18	Terus
MOSI	GPIO23	Terus
MISO	GPIO19	Terus
RST	GPIO14	Terus
DIO0	GPIO26	Terus

Sketch mana yang menghantar mesej pertama?

Library LoRa oleh Sandeep Mistry memacu kedua-dua nod SX1278: buka Library Manager, cari “LoRa”, dan install. Upload sketch penghantar ke ESP-32S melalui kabel data micro-USB (board: ESP32 Dev Module; jika port langsung tidak muncul, panduan ESP32 gagal upload kami menerangkan masalah kabel cas sahaja dan driver) dan sketch penerima ke Uno. Kedua-dua sketch berkongsi 434MHz (bahagian undang-undang di bawah menerangkan digit itu) dan setSyncWord(0x4D), jadi penerima mengabaikan paket yang membawa sync byte lain, termasuk nilai lalai library 0x12 yang digunakan oleh sketch hobi lain di sekitar anda. Kedua-duanya juga memanggil enableCrc(): library tidak menghantar checksum secara lalai, jadi di hujung jarak, paket yang rosak tetap akan dicetak sebagai teks bercelaru yang kelihatan seperti penerimaan yang berjaya.

// Penghantar LoRa - nod ESP32 (NodeMCU-32S + SX1278 Ra-02)
// Antena MESTI dipasang SEBELUM board ini menerima kuasa.
#include <SPI.h>
#include <LoRa.h>

const long FREQ = 434E6;   // letak saluran 125 kHz tepat di tengah jalur 433-435 MHz Malaysia
const int PIN_NSS  = 5;
const int PIN_RST  = 14;
const int PIN_DIO0 = 26;

int counter = 0;

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  LoRa.setPins(PIN_NSS, PIN_RST, PIN_DIO0);
  if (!LoRa.begin(FREQ)) {
    Serial.println("SX1278 not found - check 3.3V, GND and the SPI wires");
    while (true) {}
  }
  LoRa.setSyncWord(0x4D);  // kedua-dua sketch mesti guna nilai yang sama
  LoRa.enableCrc();        // tambah checksum pada setiap paket
  Serial.println("LoRa sender ready");
}

void loop() {
  LoRa.beginPacket();
  LoRa.print("MakerHub #");
  LoRa.print(counter);
  LoRa.endPacket();        // tunggu sehingga paket habis dihantar
  Serial.print("Sent packet ");
  Serial.println(counter);
  counter++;
  delay(5000);
}

// Penerima LoRa - nod Uno (SX1278 Ra-02 melalui pembahagi 10k:20k)
// Antena MESTI dipasang SEBELUM board ini menerima kuasa.
#include <SPI.h>
#include <LoRa.h>

const long FREQ = 434E6;   // mesti sama dengan penghantar
const int PIN_NSS  = 10;
const int PIN_RST  = 9;
const int PIN_DIO0 = 2;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  LoRa.setPins(PIN_NSS, PIN_RST, PIN_DIO0);
  LoRa.setSPIFrequency(1E6);  // pembahagi perintang membulatkan sisi isyarat 8 MHz - perlahankan bas
  if (!LoRa.begin(FREQ)) {
    Serial.println("SX1278 not found - check 3.3V, GND and the divider wiring");
    while (true) {}
  }
  LoRa.setSyncWord(0x4D);  // nilai yang sama dengan penghantar
  LoRa.enableCrc();        // buang paket yang checksum-nya gagal
  Serial.println("LoRa receiver ready");
}

void loop() {
  int packetSize = LoRa.parsePacket();
  if (packetSize) {
    Serial.print("Received: ");
    while (LoRa.available()) {
      Serial.print((char)LoRa.read());
    }
    Serial.print("  RSSI ");
    Serial.print(LoRa.packetRssi());
    Serial.print(" dBm, SNR ");
    Serial.print(LoRa.packetSnr());
    Serial.println(" dB");
  }
}

Buka Serial Monitor penerima pada 9600 dan satu baris akan muncul setiap lima saat: mesej, pembilang yang sepatutnya naik tanpa sebarang nombor tertinggal, dan dua nombor yang diterangkan dalam bahagian seterusnya. Jika LoRa.begin() mencetak baris kegagalan, radio tidak pernah menjawab melalui SPI — pada Uno, puncanya hampir selalu pembahagi yang 10k dan 20k-nya tertukar (simpangnya kemudian berada pada 1.7V, terlalu rendah untuk dikesan) atau ground yang tidak dikongsi.

Apa sebenarnya yang diberitahu oleh RSSI dan SNR?

Setiap paket yang diterima SX1278 datang bersama dua bacaan. RSSI — kekuatan isyarat yang diterima — ialah kuasa radio yang sampai ke antena, dalam dBm: 0dBm bersamaan satu miliwatt dan setiap −10dB membahagikannya dengan sepuluh, jadi −30dBm ialah satu mikrowatt dan −120dBm pula satu per bilion daripada itu. Di atas satu meja, jangkakan −30 hingga −50dBm, dan nilainya jatuh apabila nod dijauhkan. SNR pula ialah sejauh mana isyarat berada di atas hingar (noise) radio setempat, dalam dB — dan LoRa masih boleh menyahkod walaupun di bawah sifar: pada spreading factor lalai, demodulator berfungsi sehingga kira-kira −7.5dB, iaitu isyarat yang lebih senyap daripada hingar di sekelilingnya, menurut datasheet SX1276/77/78/79 (Jadual 13) di halaman SX1278 Semtech.

Mekanisme di sebalik SX1278 ini ialah modulasi chirp LoRa. Setiap simbol menyapu seluruh saluran 125kHz; penerima mendarabkan isyarat yang masuk dengan sapuan bertentangan, lalu setiap chirp runtuh menjadi satu nada tunggal yang bersih. Hingar rawak tidak pernah bertambah secara koheren merentasi satu sapuan penuh — chirp pula bertambah, dan gandaan korelasi itulah sebabnya modul ini mampu merentasi berkilometer sedangkan paket 2.4GHz yang pantas pada nRF24L01 hanya mampu meliputi sebuah rumah. Harganya ialah kelajuan: beratus-ratus bait sesaat — untuk bacaan sensor dan arahan, bukan video.

Baca kedua-duanya bersama: RSSI library mengukur segala-galanya dalam saluran, SNR pula hanya paket anda. −110dBm pada SNR +5dB memang lemah tetapi bersih, 12.5dB di atas lantai −7.5dB; −100dBm pada SNR −6dB kebanyakannya hingar, hanya 1.5dB dari titik putus dan hampir mula kehilangan paket. Di sekitar rumah di Malaysia, hingar itu selalunya trafik 433MHz yang lain — banyak alat kawalan jauh autogate dan kunci kereta berkongsi jalur yang sama.

Berapa jarak yang sah — dan jujur — di Malaysia?

Umpukan Kelas (Class Assignment) No. 2 Tahun 2025 oleh MCMC memperuntukkan 433–435MHz kepada peranti jarak dekat pada kuasa sehingga 100mW EIRP, tanpa memerlukan lesen individu — satu-satunya bahagian julat penalaan Ra-02 yang ada dalam jadual itu. EIRP ialah output pemancar ditambah gandaan antena, jadi had ini turut mengehadkan antena. Syarat am umpukan kelas tersebut juga terpakai: jangan menyebabkan gangguan yang memudaratkan, terima gangguan daripada pihak lain, dan gunakan peranti yang diperakui oleh MCMC atau agensi pemerakuan berdaftarnya, dengan kelulusan khas boleh dipohon untuk penyelidikan, percubaan dan latihan — selesaikan perkara ini sebelum anda membina produk berasaskan mana-mana modul radio. Dokumen yang sama memberikan 919–923MHz sehingga 500mW EIRP (dan 923–924MHz dengan syarat duty cycle atau listen-before-talk), iaitu tempat peralatan LoRaWAN AS923 beroperasi — tetapi Ra-02 ditala pada 410–525MHz dan secara fizikal tidak boleh mencapai jalur itu; kerja AS923 memerlukan modul kelas SX1276.

Dua butiran dalam sketch memastikan anda kekal dalam had itu. Frekuensi: LoRa.begin(434E6) dan bukan 433E6 yang klasik, kerana saluran lalai selebar 125kHz dan pusat pada 433.0MHz menyebabkan separuh saluran terkeluar di bawah sempadan bawah jalur; apabila dipusatkan pada 434MHz, seluruh saluran berada di dalamnya. Kuasa: library menggunakan +17dBm secara lalai — 50mW pada soket antena — dan antena whip yang disertakan menambah kira-kira 2dBi, menjadikannya sekitar 79mW EIRP, di bawah had 100mW dengan ruang selamat. Jangan tergoda dengan setTxPower(20): 100mW pada soket antena ditambah sebarang gandaan antena akan melebihi had, dan lagipun pelindung logam modul itu sendiri terukir PA +18dBm.

Angka jujur untuk Malaysia bagi antena whip yang disertakan pada tetapan lalai: beratus-ratus meter merentasi taman perumahan yang padat dan satu hingga beberapa kilometer dengan garis penglihatan yang jelas, contohnya dari padang ke blok apartmen. Angka “10km” pada bungkusan datang daripada menara, antena gandaan tinggi dan kawasan lapang. Ketinggianlah penentunya: tenaga sesuatu pautan bergerak melalui zon berbentuk cerut di sekeliling garis lurus antara dua antena — jejarinya kira-kira 13m di tengah-tengah laluan 1km pada 434MHz — dan setiap bumbung, dinding dan permukaan tanah di dalam zon itu mengurangkan isyarat. Pada paras pinggang di taman perumahan, zon itu penuh dengan bata; dari tingkap tingkat tiga, sebahagian besarnya bebas halangan.

Untuk ujian, tinggalkan penghantar ESP32 di rumah dengan power bank, berjalan membawa Uno dan laptop, dan perhatikan RSSI menurun dan SNR menjadi negatif — pautan biasanya terputus dalam beberapa batang jalan, kemudian hidup semula di kawasan lapang. Perhatikan pembilang semasa berjalan: nombor yang terlangkau ialah paket yang hilang di udara, manakala kiraan yang bermula semula dari sifar, atau senyap tiba-tiba sedangkan RSSI masih baik, menunjukkan masalah pada kuasa penghantar — banyak power bank memadam sendiri pada beban ringan ESP32 yang hanya beberapa puluh miliamp, jadi gunakan power bank yang ada mod arus rendah atau pengecas USB. RSSI yang jatuh secara langsung di depan mata itulah pelajaran radio terbaik untuk projek IoT tahun akhir.

Kesilapan biasa yang kami lihat

Menyambung VCC ke 5V kerana sudah terbiasa. Kebanyakan modul hobi tahan 5V, jadi tangan terus mencapai rel 5V secara automatik — dan radio 2.5–3.7V pada Ra-02 rosak kerananya. Modul yang menarik arus tetapi tidak pernah menjawab LoRa.begin() selepas terkena 5V biasanya sudah tidak boleh diselamatkan.

Menghidupkan tanpa antena “sekadar nak test kod”. Sketch mula memancar dalam beberapa saat selepas boot, soket terbuka memantulkan denyut itu kembali ke PA, dan kerosakan berlaku tanpa sebarang tanda — radio mungkin masih boleh menerima selama berminggu-minggu sambil hanya memancar sebahagian kecil kuasanya. Pasang antena whip dahulu, setiap kali.

Menjalankan contoh library tanpa sebarang ubahan. LoRaSender dan LoRaReceiver memanggil LoRa.begin(915E6) — frekuensi yang tidak boleh dicapai oleh Ra-02 yang ditala 410–525MHz, dan bukan jalur jarak dekat Malaysia — namun begin() tetap berjaya, kerana ia hanya menyemak bahawa cip menjawab melalui SPI. Tukar kepada 434E6 pada kedua-dua nod.

Menilai jarak dari atas meja. Dua antena yang hanya sejengkal jaraknya membaca −30dBm dengan SNR sempurna; dinding sebenar yang pertama kemudian kelihatan seperti kerosakan perkakasan. Jarak hanya bermakna apabila sebatang jalan terlibat — dan dengan kedua-dua antena whip menegak, kerana whip yang terbaring rata menghantar isyarat terkutub mendatar yang hampir tidak dapat ditangkap oleh pasangan yang menegak.

FAQ

Adakah LoRa sah digunakan di Malaysia tanpa lesen?

Anda tidak memerlukan lesen individu dalam jalur yang diperuntukkan melalui umpukan kelas: Umpukan Kelas No. 2 Tahun 2025 oleh MCMC membenarkan peranti jarak dekat 433–435MHz pada kuasa sehingga 100mW EIRP, dengan syarat ia tidak menyebabkan gangguan yang memudaratkan dan diperakui MCMC, serta kelulusan khas boleh dipohon untuk penyelidikan, percubaan dan latihan. Ra-02 pada tetapan lalai library +17dBm dengan antena whip yang disertakan berada sekitar 79mW EIRP — di bawah had kuasa dengan ruang selamat. Elakkan setTxPower(20) sama sekali: 100mW pada soket antena ditambah gandaan antena whip asal pun sudah melebihi had.

Kenapa set 434MHz dan bukan 433MHz dalam sketch?

Saluran LoRa lalai selebar 125kHz, berpusat pada nilai yang anda berikan kepada LoRa.begin(). Pada 433.0MHz ia meliputi kira-kira 432.94–433.06MHz — separuh di bawah sempadan jalur. Pada 434MHz ia meliputi 433.94–434.06MHz, sepenuhnya di dalam 433–435MHz. Satu digit menentukan sama ada anda di dalam atau di luar peruntukan.

Sejauh mana sebenarnya dua modul Ra-02 boleh berhubung?

Dengan antena whip yang disertakan dan tetapan lalai: beratus-ratus meter merentasi kawasan perumahan padat di Malaysia, dan satu hingga beberapa kilometer dengan garis penglihatan yang benar-benar jelas. Angka 10km datang daripada ketinggian, antena gandaan tinggi dan kawasan lapang. Ketinggian paling membantu: antena di tingkap tingkat tiga menghantar sebahagian besar laluan di atas bumbung, bukan menembusinya.

Bolehkah Ra-02 disambungkan ke rangkaian LoRaWAN di Malaysia?

Tidak. LoRaWAN di Malaysia beroperasi pada AS923 di 919–924MHz, dan Ra-02 ditala pada 410–525MHz — ia secara fizikal tidak boleh mencapai jalur itu. Sketch ini juga LoRa point-to-point biasa, bukan protokol LoRaWAN. AS923 memerlukan modul kelas SX1276; untuk pautan peribadi dua nod, sepasang Ra-02 memang pilihan yang tepat.

Bolehkah saya guna dua Arduino Uno dan bukan ESP32?

Boleh, dengan satu komponen tambahan. Setiap nod Uno memerlukan empat pembahagi voltan dan setSPIFrequency(1E6), dan Ra-02 pada Uno yang memancar memerlukan regulator 3.3V sendiri yang mampu membekalkan 250mA, dikuasakan dari pin 5V Uno dengan ground dikongsi — pin 3.3V 50mA itu akan menyusut di bawah lonjakan 90–120mA. ESP32 tidak memerlukan kedua-dua pembetulan itu, sebab itulah binaan ini menggunakannya.

Kemas kini terakhir November 2026. Tersangkut? Chat dengan kami di WhatsApp.