Wio-LR2021 介绍
1. 介绍
Wio-LR2021 无线模块是一款新一代多频段无线收发模块，基于 Semtech 第四代 LR2021 芯片组驱动。它将 Sub-GHz (863-928MHz) 和 2.4GHz ISM 工作模式集成在一个紧凑的子系统中，消除了在不同地区和应用场景中设计多套射频方案的需求。
Wio-LR2021 专为 IoT 开发者、LPWAN 解决方案提供商、资产追踪工程师、智慧农业系统集成商以及工业 IoT 产品经理而设计，在超远距离 Sub-GHz 通信与高速 2.4GHz 数据链路之间架起桥梁，使开发者无需维护多种 RF 硬件版本即可构建可全球部署的产品。
2. 特性
2.1. 统一多频段 RF 架构
Wio-LR2021 将多个不同的 RF 频段集成到一个紧凑的子系统中。Sub-GHz 覆盖范围 (863-928MHz) 确保符合全球各地区的免授权频段要求，而 2.4GHz ISM 工作模式则提供更高的数据速率和全球统一性。
Semtech LR2021 芯片组采用 Switchless Direct-Tie 匹配网络架构，无需外部 RF 开关。PA 输出和 LNA 输入在 Sub-GHz 端口共享同一个 RF 节点，从而减少 BOM 数量和板级复杂度。当发射功率高于 +6dBm 时，需要额外的前端保护；绝对最大输入为 +10dBm。
模块的 RF 接口最大输入功率为 +10dBm；超过该值可能造成不可逆损坏。我们建议当输入功率超过 +6dBm 时，为 RF 前端增加额外保护。在靠近高功率发射机使用本模块时请特别注意。
2.2. 超低功耗设计
Wio-LR2021 的深度睡眠电流仅为 583nA，空闲电流为 960uA，针对电池供电和能量采集类应用进行了优化。
为了获得最长电池寿命，请使用 Warm Sleep 模式，该模式会在唤醒周期之间保留 DIO 配置。
| 模式 | 电流 | 条件 |
|---|---|---|
| TX (868MHz, +22dBm) | 116.0 mA | Sub-GHz 最大功率 |
| TX (915MHz, +22dBm) | 119.4 mA | Sub-GHz 最大功率 |
| TX (2.4GHz, +12dBm) | 28.4 mA | 2.4GHz 最大功率 |
| RX (Sub-GHz, LoRa SF12/125kHz) | 8.19 mA | 最大灵敏度模式 |
| RX (2.4GHz, LoRa SF12/125kHz) | 8.59 mA | 最大灵敏度模式 |
| Deep Sleep | 583 nA | 所有功能关闭，配置保留 |
| Idle / Standby | 960 uA | RC 振荡器运行，寄存器保持 |
2.3. 高级调制与协议支持
该模块支持广泛的调制方式：用于远距离 LPWAN 的 LoRa，用于最高 2.6Mbps 高速链路的 FLRC（Fast Long Range Communication），用于传统兼容性的 (G)FSK 和 (G)MSK，用于标准化协议的 4-FSK 和 O-QPSK，以及用于高可靠卫星 IoT 连接的 LR-FHSS。
原生硬件支持使其能够在无需更改硬件的情况下，通过软件定义在 LoRaWAN、BLE 5.0、IEEE 802.15.4（Thread/Zigbee）、Wi-SUN、Wireless M-BUS 和 Amazon Sidewalk 之间迁移。这使设计在面对不断演进的标准和地区要求时更具前瞻性。
2.4. 面向多媒体流的高速 FLRC
FLRC 调制支持高达 2.6Mbps 的数据速率——远超传统 LoRa 能力。这使 Wio-LR2021 适用于需要视频预览、音频流传输或通过无线链路进行大容量固件更新的应用，同时仍可受益于 LoRa 的测距和高鲁棒性特性。
2.5. 世界一流的接收灵敏度
Wio-LR2021 在 Sub-GHz SF12/125kHz 带宽下可实现 -141.1dBm 的灵敏度，在良好条件下可实现超过 160dBm 的链路预算。在 2.4GHz 下，其在 SF12/400kHz 时的灵敏度可达 -133dBm，优于大多数竞品双频解决方案。
2.6. 紧凑的 SMT 封装与预认证
Wio-LR2021 采用 22 引脚 SMT 封装，尺寸仅为 17.07x10.42x2.8mm，在最小化板级空间占用的同时最大化功能。其 FCC 和 CE 预认证状态通过简化整机认证流程，缩短产品上市时间。
Wio-LR2021 是一款纯 RF 收发模块，不集成应用处理器。它需要外部主控 MCU（例如 STM32、nRF52、ESP32 或 RP2040），通过 SPI 接口进行控制。
3. 硬件概览
3.1. 原理图
3.2. 引脚定义
| 引脚号 | 引脚名 | 类型 | 描述 |
|---|---|---|---|
| 1 | VCC_IN | 电源输入 | 1.8V - 3.7V 电源输入 |
| 2 | DIO5 | 数字 I/O | IRQ、RF 开关控制、时钟输出，复位时内部弱上拉到 VCC_IN |
| 3 | RESET | 数字输入 | 低电平有效 |
| 4 | SPI_MISO | 数字输出 | 3.3V 逻辑，当 NSS 释放（HIGH）时为高阻态 |
| 5 | SPI_MOSI | 数字输入 | 3.3V 逻辑，当 NSS 释放（HIGH）时为高阻态 |
| 6 | SPI_SCK | 数字输入 | 最大 16MHz，模式 0（CPOL=0, CPHA=0）。 |
| 7 | SPI_NSS | 数字输入 | 低电平有效 |
| 8 | BUSY | 数字输出 | 开漏输出，主机 PCB 需外部上拉。LOW = 就绪；HIGH = 处理中。NSS 下降沿时自动被拉高。 |
| 9 | GND | 地 | 公共地参考 |
| 10 | SubG_RF | RF | Sub-GHz 射频引脚 |
| 11 | GND | 地 | 公共地参考 |
| 12 | GND | 地 | 公共地参考 |
| 13 | 2.4G_RF | RF | 2.4GHz 射频引脚 |
| 14 | GND | 地 | 公共地参考 |
| 15 | GND | 地 | 公共地参考 |
| 16 | DIO11 | 数字 I/O | 复位时为高阻态 |
| 17 | DIO10 | 数字 I/O | 复位时为高阻态 |
| 18 | DIO9 | 数字 I/O | 复位时为高阻态 |
| 19 | DIO8 | 数字 I/O | 复位时为高阻态 |
| 20 | GND | 地 | 公共地参考 |
| 21 | DIO6 | 数字 I/O | 复位时内部弱上拉到 VCC_IN |
| 22 | DIO7 | 数字 I/O | 复位时为高阻态 |
所有 DIO 功能必须在 STDBY_RC 模式下通过 SPI SetDioFunction 命令进行配置。配置在 Warm Sleep 周期之间会被保留。请规划好主机固件，在模块复位后立即配置 DIO。
资源
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[PDF] Wio-LR2021 模块数据手册
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[STEP] Wio-LR2021 模块 3D 模型
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[DXF] Wio-LR2021 模块机械图纸
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[ZIP] Wio-LR2021 模块 KiCad 库
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[ZIP] Wio-LR2021 模块 Allegro 库
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