Wio-E5 STM32WLE5JC 模块

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LoRaWAN® 是 LoRa Alliance® 授权使用的标志。LoRa® 是 Semtech Corporation 或其子公司的商标。

产品简介

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我们最近发布了基于 Wio-E5 模块的 Wio-E5 系列产品。点击这里了解 Wio-E5 家族的新成员，包括 Grove 模块、迷你开发板和开发套件。如果想了解如何使用 STM32WL 系列的 STM32Cube MCU Package（SDK）创建 LoRaWAN 终端节点，加入并向 LoRaWAN 网络发送数据，请参阅迷你开发板和开发套件的 Wiki 页面。

Wio-E5 是由 Seeed Technology Co., Ltd 设计的一款低成本、超低功耗、极其紧凑且高性能的 LoRaWAN® 模块。它包含 ST 系统级封装芯片 STM32WLE5JC，这是全球首款集成 LoRa® RF 和 MCU 芯片的 SoC。 此模块还嵌入了 ARM Cortex M4 超低功耗 MCU 和 LoRa® SX126X，因此支持 (G)FSK 模式和 LoRa®。在 LoRa® 模式下可使用 62.5kHz、125kHz、250kHz 和 500kHz 带宽，非常适合设计各种物联网节点，支持 EU868 和 US915。

此 Wio-E5 模块采用工业标准设计，因此非常适合用于设计工业物联网产品，工作温度范围宽广，为 -40℃ ~ 85℃。

如果您对 LoRa® 和 LoRaWAN® 不太熟悉，请查看这篇文章 LoRapedia 了解详情。

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(极其紧凑的尺寸，比 1 欧元硬币还小)

特性

超低功耗：睡眠电流低至 2.1uA（WOR 模式）
极其紧凑的尺寸：12mm 12mm 2.5mm，28 引脚 SMT
高性能：TXOP=22dBm@868/915MHz；-136.5dBm 灵敏度（SF12，125KHz 带宽）
远距离使用：158dB 链路预算
无线连接：嵌入式 LoRaWAN® 协议，AT 指令，支持全球 LoRaWAN® 频率计划
全球兼容性：宽频率范围；EU868 / US915 / AU915 / AS923 / KR920 / IN865
高度灵活：对于希望在模块的 MCU 上开发软件的用户，可以轻松操作 MCU 的其他 GPIO，包括 UART、I2C、ADC 等。这些丰富的 GPIO 接口对于需要扩展外设的用户非常有用。
通过 FCC、CE、IC 和 Telec 认证

应用场景

适用于 LoRaWAN® 传感器节点和任何无线通信应用。

应用场景

应用说明

1. 工厂 AT 固件

Wio-E5 系列内置 AT 指令固件，支持 LoRaWAN® Class A/B/C 协议和广泛的频率计划：EU868/US915/AU915/AS923/KR920/IN865。借助此 AT 指令固件，开发者可以轻松快速地构建原型或应用。

AT 指令固件包含用于 DFU 的引导加载程序和 AT 应用程序。“PB13/SPI_SCK/BOOT” 引脚用于控制 Wio-E5 停留在引导加载程序中或跳转到 AT 应用程序。当 PB13 为高电平时，模块将在复位后跳转到 AT 应用程序，默认波特率为 9600。当 PB13 为低电平时（按下 Wio-E5 mini/Wio-E5 开发套件上的“Boot”按钮），模块将停留在引导加载程序中，并以波特率 115200 每 1 秒发送一次 “C” 字符。

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工厂 AT 固件已设置为 RDP（读取保护）级别 1，开发者需要使用 STM32Cube Programmer 先移除 RDP。请注意，将 RDP 回归到级别 0 会导致闪存存储器被完全擦除，且工厂 AT 固件无法恢复。
Wio-E5 模块上的 “PB13/SPI_SCK/BOOT” 引脚只是一个普通 GPIO，并非 MCU 的 “BOOT0” 引脚。此 “PB13/SPI_SCK/BOOT” 引脚在工厂 AT 固件的引导加载程序中用于决定跳转到应用程序还是停留在引导加载程序（用于 DFU）。真正的 “BOOT0” 引脚未引出到模块，因此用户在开发低功耗应用时需要特别注意。

2. 时钟配置

2.1 HSE

32MHz TCXO

2.2 LSE

32.768KHz 晶体振荡器

3. RF开关

Wio-E5 模块仅通过 RFO_HP 进行传输：

接收：PA4=1, PA5=0
发送（高输出功率，SMPS模式）：PA4=0, PA5=1

硬件引脚图

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规格参数

项目	参数	规格				单位
结构	尺寸	12(W)12(L)2.5(H)				mm
结构	封装	28 引脚，SMT
电气特性	电源电压	3.3V 类型				V
	休眠电流	2.1uA (WDT开启)				uA
	工作电流（发送器+MCU）	50mA @10dBm in 434MHz 类型				mA
		111mA @22dBm in 470MHz 类型
		111mA @22dBm in 868MHz 类型
	工作电流（接收器+MCU）	6.7mA @BW125kHz, 868MHz 类型				mA
		6.7mA @BW125kHz, 434MHz 类型
		6.7mA @BW125kHz, 470MHz 类型
	输出功率	10dBm 最大值 @434MHz				dBm
		22dBm 最大值 @470MHz
		22dBm 最大值 @868MHz
	灵敏度	@SF12, BW125kHz				dBm
		频率(MHz)	最小	典型	最大
		434	-	-134.5	-136
		470	-	-136.5	-137.5
		868	-	-135	-137
	谐波	< -36dBm 低于 1GHz				dBm
	谐波	< -40dBm 高于 1GHz				dBm
接口	RFIO	RF端口
	UART	3组UART，包括2个引脚
	I2C	1组I2C，包括2个引脚
	ADC	1个ADC输入，包括1个引脚，12位 1Msps
	NRST	手动复位引脚输入
	SPI	1组SPI，包括4个引脚

资源

认证：

库文件：

入门指南

1. AT指令快速入门

1.1 准备工作

步骤1. 使用Type-C数据线将Wio-E5开发板连接到PC
步骤2. 打开一个串口工具（例如Arduino串口监视器），选择正确的COM端口，设置波特率为9600，并选择Both NL & CR
步骤3. 尝试发送"AT"，您将看到响应。

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1.2 基本 AT 指令

AT+ID // 读取所有信息，包括 DevAddr（ABP）、DevEui（OTAA）、AppEui（OTAA）
AT+ID=DevAddr // 读取 DevAddr
AT+ID=DevEui // 读取 DevEui
AT+ID=AppEui // 读取 AppEui
AT+ID=DevAddr,"devaddr" // 设置新的 DevAddr
AT+ID=DevEui,"deveui" // 设置新的 DevEui
AT+ID=AppEui,"appeui" // 设置新的 AppEui
AT+KEY=APPKEY,"16 bytes length key" // 更改应用会话密钥
AT+DR=band // 更改频段计划
AT+DR=SCHEME // 检查当前频段
AT+CH=NUM, 0-7 // 启用通道 0~7
AT+MODE="mode" // 选择工作模式：LWOTAA、LWABP 或 TEST
AT+JOIN // 发送 JOIN 请求
AT+MSG="Data to send" // 用于发送无需服务器确认的字符串格式帧
AT+CMSG="Data to send" // 用于发送必须由服务器确认的字符串格式帧
AT+MSGHEX="xx xx xx xx" // 用于发送无需服务器确认的十六进制格式帧
AT+CMSGHEX="xx xx xx xx" // 用于发送必须由服务器确认的十六进制格式帧

1.3 连接并向 The Things Network 发送数据

步骤 1. 访问 The Things Network 网站并注册新账户
步骤 2. 登录后，点击您的个人资料并选择 Console

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步骤 3. 选择一个集群以开始添加设备和网关

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步骤 4. 点击 Go to applications

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步骤 5. 点击 + Add application

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步骤 6. 填写 Application ID 并点击 Create application

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注意： 这里 Application name 和 Description 不是必填字段。如果 Application name 留空，默认会使用与 Application ID 相同的名称。

以下是新创建的应用程序：

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步骤 7. 点击 + Add end device

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步骤 8. 点击 Manually，以手动输入注册凭据

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步骤 9. 根据您的地区选择 Frequency plan。同时，请确保您使用的频率与将连接此设备的网关相同。选择 MAC V1.0.2 作为 LoRaWAN® 版本，并选择 PHY V1.0.2 REV B 作为 Regional Parameters version。这些设置是根据 Wio-E5 的 LoRaWAN® 协议栈配置的。

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步骤 10. 在 Wio-E5 模块仍可通过串口控制台访问时，在串口监视器上发送以下 AT 指令：
- AT+ID=DevEui 获取设备 EUI
- AT+ID=AppEui 获取应用 EUI
- AT+KEY=APPKEY,"2B7E151628AED2A6ABF7158809CF4F3C" 设置应用密钥

输出如下：

Tx: AT+ID=DevEui
Rx: +ID: DevEui, 2C:F7:F1:20:24:90:03:63
Tx: AT+ID=AppEui
Rx: +ID: AppEui, 80:00:00:00:00:00:00:07
Tx: AT+KEY=APPKEY,"2B7E151628AED2A6ABF7158809CF4F3C"
Rx: +KEY: APPKEY 2B7E151628AED2A6ABF7158809CF4F3C

步骤 11. 将上述信息复制并粘贴到 DevEUI、AppEUI 和 AppKey 字段中。当我们填写 DevEUI 时，End device ID 字段会自动填写。最后点击 Register end device

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步骤 12. 在 TTN Console 中注册您的 LoRaWAN® 网关。请参考此处显示的说明。
步骤 13. 输入以下 AT 指令以连接到 TTN

// 如果您使用的是 US915
AT+DR=US915
AT+CH=NUM,8-15

// 如果您使用的是 EU868
AT+DR=EU868
AT+CH=NUM,0-2

AT+MODE=LWOTAA
AT+JOIN

串口监视器上的输出如下：

Tx: AT+DR=US915
Rx: +DR: US915
Tx: AT+CH=NUM,8-15
Rx: +CH: NUM, 8-15

Tx: AT+MODE=LWOTAA
Rx: +MODE: LWOTAA

Tx: AT+JOIN
Rx: +JOIN: Start
+JOIN: NORMAL
+JOIN: Network joined
+JOIN: NetID 000013 DevAddr 26:01:5F:66
+JOIN: Done

如果您在串口控制台上看到 +JOIN: Network joined，这意味着您的设备已成功连接到 TTN！

您还可以在 End devices 页面上检查设备状态。

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步骤 14. 输入以下 AT 命令将数据发送到 TTN

// 将字符串 "HELLO" 发送到 TTN 
Tx: AT+MSG=HELLO
Rx: +MSG: Start
+MSG: FPENDING
+MSG: RXWIN2, RSSI -112, SNR -1.0
+MSG: Done
// 发送十六进制 "00 11 22 33 44" 
Tx: AT+MSGHEX="00 11 22 33 44"
Rx: +MSGHEX: Start
+MSGHEX: Done

有关 AT 命令的更多信息，请参考 WIo-E5 AT Command Specification。

使用 STM32Cube MCU Package 开发

本节适用于 Wio-E5 mini/ Wio-E5 开发套件，旨在使用 STM32WL 系列 (SDK) 的 STM32Cube MCU Package 构建多个应用程序。

注意： 我们现在已更新库以支持 v1.1.0，这是 STM32WL 系列的 STM32Cube MCU Package 的最新版本。

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请先阅读 Erase Factory AT Firmware 部分，因为在使用 SDK 编程之前需要擦除出厂 AT 固件。擦除出厂 AT 固件后将无法恢复。

准备工作

软件：

STM32CubeIDE：用于编译和调试
STM32CubeProgrammer：用于编程 STM32 设备

硬件：

连接到 LoRaWAN® 网络服务器（例如 TTN）的 LoRaWAN® 网关
一根 USB Type-C 数据线和一个 ST-LINK。将 Type-C 数据线连接到开发板的 Type-C 接口以供电和串行通信。将 ST-LINK 连接到 SWD 引脚，连接方式如下：

connection

GPIO 配置概览

由于 Wio-E5 系列的硬件设计与 ST 官方的 STM32WL55JC 开发板 NUCLEO-WL55JC 略有不同，开发者需要重新配置一些 GPIO，以适配 SDK 示例到 Wio-E5 系列。我们已经重新配置了 GPIO，但我们认为有必要指出这些差异。

SDK 示例标签	NUCLEO-WL55JC 的 GPIO	Wio-E5 mini/ Wio-E5 开发套件的 GPIO
RF_CTRL1	PC4	PA4
RF_CTRL2	PC5	PA5
RF_CTRL3	PC3	无
BUT1	PA0	PB13 (Boot 按钮)
BUT2	PA1	无
BUT3	PC6	无
LED1	PB15	无
LED2	PB9	PB5
LED3	PB11	无
DBG1	PB12	PA0 (D0 按钮)
DBG2	PB13	PB10
DBG3	PB14	PB3
DBG4	PB10	PB4
USART	USART2(PA2/PA3)	USART1: PB6=TX , PB7=RX

应用程序

现在我们将探索使用 STM32WL 系列 (SDK) 的 STM32Cube MCU Package 为 Wio-E5 mini/ Wio-E5 开发套件构建的多个应用程序。

LoRaWAN® 终端节点

此应用程序将连接 Wio-E5 mini/ Wio-E5 开发套件到 TTN（The Things Network），并在连接到 LoRaWAN® 网关后发送数据。

步骤 1. 点击此处访问 Seeed-Studio/LoRaWan-E5-Node 仓库并下载为 ZIP 文件。

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步骤 2. 解压 ZIP 文件并导航到 Wio-E5-Node > Projects > Applications > LoRaWAN > LoRaWAN_End_Node > STM32CubeIDE
步骤 3. 双击 .project 文件。
步骤 4. 右键点击项目并选择 Properties。

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步骤 5. 导航到 C/C++ Build > Settings > MCU Post build outputs，勾选 Convert to Intel Hex file (-O ihex)，然后点击 Apply and Close。

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步骤 6. 点击 Build 'Debug'，项目应能无错误编译。

build

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现在我们将修改 Device EUI、Application EUI、Application KEY 和 LoRawan Region。

步骤 7. 请按照此处指南设置您的 TTN 应用程序，获取您的 Application EUI 并将其复制到 LoRaWAN/App/se-identity.h 中的宏定义 LORAWAN_JOIN_EUI，例如，此处的 Application EUI 为 80 00 00 00 00 00 00 0x07：

// LoRaWAN/App/se-identity.h

/*!
 * App/Join server IEEE EUI (big endian)
 */
#define LORAWAN_JOIN_EUI                                   { 0x80, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x07 }

步骤 8. 你也可以通过在 LoRaWAN/App/se-identity.h 中设置宏定义 LORAWAN_DEVICE_EUI 和 LORAWAN_NWK_KEY 来修改你的 Device EUI 和 Application Key。请确保 LORAWAN_DEVICE_EUI 和 LORAWAN_NWK_KEY 与 TTN 控制台中的 Device EUI 和 App Key 一致。

// LoRaWAN/App/se-identity.h

/*!
 * end-device IEEE EUI (big endian)
 */
#define LORAWAN_DEVICE_EUI                                 { 0x2C, 0xF7, 0xF1, 0x20, 0x24, 0x90, 0x03, 0x63 }

/*!
 * Network root key
 */
#define LORAWAN_NWK_KEY                                    2B,7E,15,16,28,AE,D2,A6,AB,F7,15,88,09,CF,4F,3C

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步骤 9. 默认的 LoRaWAN® 区域是 EU868，你可以通过在 LoRaWAN/App/lora_app.h 中设置宏定义 ACTIVE_REGION 来修改它。

// LoRaWAN/App/lora_app.h

/* LoraWAN application configuration (Mw is configured by lorawan_conf.h) */
/* Available: LORAMAC_REGION_AS923, LORAMAC_REGION_AU915, LORAMAC_REGION_EU868, LORAMAC_REGION_KR920, LORAMAC_REGION_IN865, LORAMAC_REGION_US915, LORAMAC_REGION_RU864 */
#define ACTIVE_REGION                               LORAMAC_REGION_US915

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步骤 10. 完成上述修改后，重新构建示例并将程序烧录到你的 Wio-E5。打开 STM32CubeProgrammer，将 ST-LINK 连接到你的电脑，按住设备的 RESET 按钮，然后点击 Connect 并释放 RESET 按钮：

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步骤 11. 确保 Read Out Protection 设置为 AA，如果显示为 BB，请选择 AA 并点击 Apply：

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步骤 12. 接下来，进入 Erasing & Programming 页面，选择你的 hex 文件路径（例如：C:\Users\user\Downloads\LoRaWan-E5-Node\Projects\Applications\LoRaWAN\LoRaWAN_End_Node\STM32CubeIDE\Debug\LoRaWAN_End_Node.hex），按照下图选择编程选项，然后点击 Start Programming！

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编程完成后，你会看到消息 Download verified successfully。

步骤 13. 如果你的 LoRaWAN® 网关和 TTN 已设置好，Wio-E5 在重置后会成功加入网络！每隔 30 秒会向 TTN 发送一个确认的 LoRaWAN® 数据包。如果加入成功，串口监视器（这里使用 Arduino 串口监视器）将打印以下日志：

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恭喜！现在你已经将 Wio-E5 连接到 LoRaWAN® 网络！你可以继续开发更多令人兴奋的 LoRaWAN® 终端节点应用！

注意： Wio-E5 仅支持高功率输出模式，因此你不能在 radio_board_if.h 中使用以下宏定义：

#define RBI_CONF_RFO     RBI_CONF_RFO_LP_HP
// 或
#define RBI_CONF_RFO     RBI_CONF_RFO_LP

尽管 RBI_CONF_RFO 在 radio_board_if.h 中定义为 RBI_CONF_RFO_LP_HP，但它不会被使用，因为 USE_BSP_DRIVER 已定义，并且 BSP_RADIO_GetTxConfig() 函数返回 RADIO_CONF_RFO_HP。

FreeRTOS LoRaWAN®

此应用程序也会将 Wio-E5 mini/ Wio-E5 开发套件连接到 TTN（The Things Network），并在连接到 LoRaWAN® 网关后发送数据。与之前的 LoRaWAN 终端节点应用程序不同的是，之前的应用程序运行在裸机上，而此应用程序运行在 FreeRTOS 下。

步骤 1. 点击这里访问 Seeed-Studio/LoRaWan-E5-Node 仓库并下载为 ZIP 文件。

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步骤 2. 解压 ZIP 文件并导航到 LoRaWan-E5-Node > Projects > Applications > FreeRTOS > FreeRTOS_LoRaWAN
步骤 3. 双击 .project 文件
步骤 4. 参考之前的 LoRaWAN® 终端节点 应用程序中的 步骤 4 - 步骤 13，将 Wio-E5 mini/ Wio-E5 开发套件连接到 TTN！

FreeRTOS LoRaWAN® AT

此应用程序将连接 Wio-E5 mini/ Wio-E5 开发套件到 TTN (The Things Network)，并在与 LoRaWAN® 网关连接后发送数据。与之前的 FreeRTOS LoRaWAN® 应用程序的区别在于，您可以使用 AT 命令。

步骤 1. 点击这里访问 Seeed-Studio/LoRaWan-E5-Node 仓库并下载为 ZIP 文件

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步骤 2. 解压 ZIP 文件并导航到 LoRaWan-E5-Node > Projects > Applications > FreeRTOS > FreeRTOS_LoRaWAN_AT
步骤 3. 双击 .project 文件
步骤 4. 参考之前的 LoRaWAN® End Node 应用程序中的 步骤 4 - 步骤 12
步骤 5. 打开一个串行监视器，例如 Arduino Serial Monitor，您将看到以下输出

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步骤 6. 输入 AT? 并按 ENTER 查看所有可用的 AT 命令

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步骤 7. 如果您仍然希望更改 Device EUI、Application EUI、Application KEY 和 LoRawan Region，可以使用 AT 命令进行更改。然而，这些参数已经在此示例中的 se-identity.h 和 lora_app.h 中设置好了。
步骤 8. 输入 AT+JOIN=1，一旦连接成功，您将看到以下输出！

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注意： 此处应使用 AT+JOIN=(Mode) 格式。Mode 对应于 0 表示 ABP 或 1 表示 OTAA

FreeRTOS LowPower

此应用程序将在 Wio-E5 mini/ Wio-E5 开发套件上启用低功耗模式。一旦应用程序被烧录，开发板将正常消耗功率 2 秒，然后进入低功耗模式 2 秒，如此循环。

步骤 1. 点击这里访问 Seeed-Studio/LoRaWan-E5-Node 仓库并下载为 ZIP 文件

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步骤 2. 解压 ZIP 文件并导航到 LoRaWan-E5-Node > Projects > Applications > FreeRTOS > FreeRTOS_LowPower
步骤 3. 双击 .project 文件
步骤 4. 右键点击项目并选择 Properties

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步骤 5. 导航到 C/C++ Build > Settings > MCU Post build outputs，勾选 Convert to Intel Hex file (-O ihex) 并点击 Apply and Close

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步骤 6. 点击 Build 'Debug'，编译应无任何错误

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步骤 7. 打开 STM32CubeProgrammer，将 ST-LINK 连接到您的电脑，按住设备的 RESET Button，然后点击 Connect 并释放 RESET Button：

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步骤 8. 确保读保护设置为 AA，如果显示为 BB，请选择 AA 并点击 Apply：

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步骤 9. 现在，进入 Erasing & Programming 页面，选择您的 hex 文件路径（例如：C:\Users\user\Downloads\LoRaWan-E5-Node\Projects\Applications\FreeRTOS\FreeRTOS_LowPower\Debug\FreeRTOS_LowPower.hex），按照以下图片选择编程选项，然后点击 Start Programming！

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编程完成后，您将看到消息 **Download verified successfully**（下载验证成功）。

步骤 10. 使用功率计将 Wio-E5 mini/ Wio-E5 开发套件连接到 PC。您会注意到板上的红色 LED 每秒闪烁一次，并且板子在正常和低功耗状态之间切换（功率计上的电流在低功耗状态下下降 1 秒，然后在正常工作状态下恢复 1 秒）。

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低功耗

此应用程序还将在 Wio-E5 mini/ Wio-E5 开发套件上启用低功耗模式。与之前的 FreeRTOS 低功耗应用程序相比，此低功耗应用程序的区别在于，前者运行在 FreeRTOS 上，而后者运行在裸机环境下。

步骤 1. 点击这里访问 Seeed-Studio/LoRaWan-E5-Node 仓库，并将其下载为 ZIP 文件。

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步骤 2. 解压 ZIP 文件并导航到 LoRaWan-E5-Node > Projects > Applications > LowPower
步骤 3. 双击 .project 文件
步骤 4. 参考之前 FreeRTOS LowPower 应用程序的 步骤 4 - 步骤 10，最终您将在功率计上看到相同的输出！

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