LTE Cat 1 Pi HAT

note

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https://github.com/Seeed-Studio/wiki-documents/issues

SeeedのLTE CAT.1 Pi HATは、u-blox LARA-R2xxシリーズをベースにしたRaspberry Pi用のオープンソースセルラー拡張モデムです。Raspberry Pi 1 Model B+以降のバージョンに対応しています。

LTE CAT.1 Pi HATはLTEカテゴリ1ネットワーク向けに設計されており、2Gフォールバック（EUバージョンのみ）をサポートしています。TCP/UDP、HTTPなどの一般的なプロトコルを組み込んでいます。

LTE CAT.1 Pi HATはUARTおよびUSBインターフェースをサポートしています。UARTを使用することで、Raspberry Piは特別なドライバーなしでATコマンドを介してLTE CAT.1 Pi HATと通信できます。これにより迅速なプロトタイピング構築に適しています。

バージョン	リンク
ヨーロッパ
USA-AT&T
USA-VZW

バージョン

製品バージョン	変更点	リリース日
LTE Cat 1 Pi HAT(USA-AT&T)	初版	2017年12月
LTE Cat 1 Pi HAT(USA-VZW)	初版	2017年12月
LTE Cat 1 Pi HAT(Europe)	初版	2017年12月

仕様

• Raspberry Pi 1 Model B+以降のバージョンに対応
• LTE CAT.1および2Gフォールバックをサポート（EUバージョンのみ）
• UARTおよびUSBインターフェースによる通信
• Grove I2Cおよびデジタルコネクタをサポート
• セルラーモジュール上のプロトコル
• TCP/UDPスタックを組み込み
• HTTP、FTP、SSLを組み込み
• デュアルスタックIPV4/IPV6
• 3GPP TS 27.007 [8], TS 27.005 [9]標準ATコマンド

アプリケーション

• IoTゲートウェイ
• データロガー
• 自動販売機
• POS
• スマートホームデバイス
• ロボット
• 広告
• その他セルラーネットワークが必要なシナリオ

ハードウェア概要

インターフェース

• LTE CAT.1: U-blox LARA-R2xxシリーズLTE CAT.1モジュール。詳細についてはu-blox LARA-R2シリーズ製品ページをご参照ください。
• Groveポート: 2つのGrove I2C/デジタルポート。SDA_RPI、SCL_RPIに接続されており、I2CまたはGPIOポートとして使用可能。
• スイッチャー: Groveポートの電圧を5Vまたは3.3Vに制御。
• USBインターフェース: LTE Cat.1 Pi HATとRaspberry Piを同時に電源供給するために使用可能。また、デバッグポートとしても使用可能。デバッグポートの使用方法についてはFAQ Q1をご参照ください。
• バッテリーホルダー: MP2617がバッテリー電源管理に使用されます。バッテリーが接続されていない場合、CHG LEDが6Hzの周波数で点滅します。充電中は消灯し、充電完了時に点灯します。コネクタはJST2.0標準です。
• Lara-R2XXリセットボタン: Lara-R2xxモジュールをリセット。
• Lara-R2XX電源オンボタン: Lara-R2xxモジュールを電源オンするには2秒間押します。
• アンテナ: 2つのアンテナを含みます。1つはメインアンテナで送受信に使用され、もう1つは受信専用で受信感度を向上させるためのものです。メインアンテナは必ず接続する必要があります。受信専用アンテナはオプションです。
• Rpi 40ピン: ピン配置を参照。
• SIMカードスロット: シルクスクリーンの方向に従ってLTE SIMカードを挿入してください。

caution

バッテリーについては、3.7Vリチウムイオンバッテリーを推奨し、JST2.0に接続してください。特にLara-R211（ヨーロッパ）Pi HATでは、GSM機能が高い電力消費を伴います。周囲にLTE信号がない場合、LTE CAT.1 Pi HATは多くの電力を消費します。そのため、バッテリーを接続することを強く推奨します。

ピン配置

使用ピン	Python (BCM)	WiringPi GPIO	名称	P1 ピン番号		名称	WiringPi GPIO	Python (BCM)	使用ピン
3V3_RPI			3.3v DC 電源	1	2	5v DC 電源			5V_RPI
SDA_RPI		8	GPIO02 (SDA1, I2C)	3	4	5v DC 電源			5V_RPI
SCL_RPI		9	GPIO03 (SCL1, I2C)	5	6	グラウンド			GND
FREE	4	7	GPIO04	7	8	GPIO14 (TXD0)	15		TX_RPI
GND			グラウンド	9	10	GPIO15 (RXD0)	16		RX_RPI
RTS_RPI	17	0	GPIO17	11	12	GPIO18	1	18	FREE
FREE	27	2	GPIO27	13	14	グラウンド			GND
FREE	22	3	GPIO22	15	16	GPIO23	4	23	FREE
3V3_RPI			3.3v DC 電源	17	18	GPIO24	5	24	FREE
FREE		12	GPIO10 (SPI0_MOSI)	19	20	グラウンド			GND
FREE		13	GPIO09 (SPI0_MISO)	21	22	GPIO25	6	25	FREE
FREE		14	GPIO11 (SPI0 SCLK)	23	24	GPIO08 (SPI0_CS0)	10		FREE
GND			グラウンド	25	26	GPIO07 (SPI0_CS1)	11		FREE
FREE		30	予約済み	27	28	予約済み	31		FREE
LARA_PWR	5	21	GPIO05	29	30	グラウンド			GND
LARA_RST	6	22	GPIO06	31	32	GPIO12	26	12	FREE
FREE	13	23	GPIO13	33	34	グラウンド			GND
FREE	19	24	GPIO19(SPI1 MISO)	35	36	GPIO16(SPI1 CS0)	27	16	CTS_RPI
FREE	26	25	GPIO26	37	38	GPIO20(SPI1 MOSI)	28	20	FREE
GND			グラウンド	39	40	GPIO21(SPI1 SCLK)	29	21	FREE

注意：これは完全な表です。すべての行を翻訳し、省略しないでください。

功能	描述	示例
数据采集	通过传感器收集环境数据，例如温度、湿度、光照等。	使用 SenseCAP 传感器采集温度和湿度数据。
数据传输	将采集到的数据通过无线通信技术传输到网关或云端。	使用 LoRa-E5 模块进行数据传输。
数据存储	将传输的数据存储在数据库中，以便后续分析和处理。	使用 MySQL 数据库存储传感器数据。
数据分析	对存储的数据进行分析，以提取有价值的信息。	使用 Python 数据分析库进行数据处理。
数据可视化	将分析结果以图表或仪表盘的形式展示给用户。	使用 Grafana 创建实时数据仪表盘。

寸法

バージョン

現在、LTE Cat 1 Pi HATの3つのバージョンを作成しています。異なるネットワークをサポートすることを除けば、ほぼ同じです。また、ヨーロッパ版のみが2Gネットワークをサポートしていることに注意してください。

バージョン	モジュール	ネットワーク
ヨーロッパ	LARA-R211	2G/4G
USA-AT&T	LARA-R203	4G
USA-VZW	LARA-R204	4G

はじめに

ハードウェア

note

以下のデモでは、Raspberry Pi3と2018-04-18版の[RASPBIAN STRETCH WITH DESKTOP](https://www.raspberrypi.org/downloads/raspbian/)を使用します。

• ステップ1. LTE Cat 1 Pi HATをRaspberry Piの上に積み重ね、2つのアンテナを接続します。

• ステップ2. マウス、キーボード、モニターも接続します。
• ステップ3. Raspberry Piに電源を入れます。

ソフトウェア

• ステップ1. dtoverlay=pi3-disable-btを使用してRaspberry Pi3/Pi4のUART0を有効にします。

sudo nano /boot/config.txt

次に、dtoverlay=pi3-disable-btとenable_uart=1をconfig.txtの末尾に追加します。以下のようになります。

[all]
#dtoverlay=vc4-fkms-v3d
dtoverlay=pi3-disable-bt
enable_uart=1

• ステップ2. UART0を使用するためにシステムサービスを無効にします。

sudo systemctl disable hciuart 

note

Pi3-disable-btはBluetoothデバイスを無効にし、UART0/ttyAMA0をGPIOs 14と15に戻します。また、モデムを初期化するシステムサービスを無効にする必要があります。これによりUARTが使用されません: sudo systemctl disable hciuart。

• ステップ3. cmdline.txt内のconsole=serial0,115200を削除します。

sudo nano /boot/cmdline.txt

次に、文字列からconsole=serial0,115200を削除します。

• ステップ4. Raspberry Pi3/Pi4を再起動します。

sudo reboot

• ステップ5. 以下のコマンドを実行してデモを開始します。

cd ~
git clone https://github.com/Seeed-Studio/ublox_lara_r2_pi_hat.git
cd ublox_lara_r2_pi_hat
sudo python setup.py install
cd test
sudo python test01.py

• ステップ6. 以下はターミナルからの出力です。

pi@raspberrypi:~/Desktop/ublox_lara_r2_pi_hat/examples $ sudo python test01.py
40-pin GPIO header detected
Enabling CTS0 and RTS0 on GPIOs 16 and 17
rts cts on
waking up...
module name:  LARA-R211
RSSI:  3

FAQ

Q1: LTE Cat 1 Pi HATとPCを直接通信できますか？

A1: はい、2つの方法があります。一つはUSB、もう一つはUARTポートです。

• USBの場合、Pi HATをPCに直接接続するためにUSBケーブルを使用してください。その後、u-blox Cellular USB_Windows Driver, v2.0をダウンロードしてインストールしてください。デバイスマネージャーではCOM3とCOM4がATコマンド用に使用されます。任意のシリアルCOMモニターツールを使用してATコマンドを実行するか、Windows用評価ソフトウェアm-center for Windows, version 1.11.0を使用できます。

• UARTポートの場合、usb to serial adaptorを使用し、以下の接続を行い、ボーレートを115200に設定してください。任意のシリアルCOMモニターツールを使用してATコマンドを実行できます。

USB to UARTアダプター	LTE Cat1 Pi HAT
GND	Pin6-GND
TX	Pin8-TX_RPI
RX	Pin10-RX_RPI
NA	Pin11-RTS_RPI Pin9-GNDに接続

caution

UARTポートを使用して通信する場合、上記の画像で赤でマークされたRTS_RPIをGNDに接続してください。

Q2: ATコマンドリストはありますか？

A2: こちらにあります：u-blox-CEL_ATCommands。

Q3: Lara-R203/204/211の違いは何ですか？

A3: u-blox LARA-R2シリーズ製品ページをご参照ください。

Q4: LARA-203でAT&Tネットワークに登録する方法は？

A4: 以下のコマンドを実行してください。

AT+COPS=2
AT+UMNOCONF=2
AT+COPS=0

以下のコマンドを使用してAT&Tネットワーク接続を確認できます。

AT+UPSD=0,1,"AT&T"
AT+UPSDA=0,3
AT+UPING="www.google.com"

Q5: LARA-204でVerizonネットワークに登録する方法は？

A5: 以下のコマンドを実行してください。

AT+COPS=2
AT+UMNOCONF=3
AT+COPS=0

以下のコマンドを使用してVerizonネットワーク接続を確認できます。

AT+UPSD=0,1,"vzwinternet"
AT+UPSDA=0,3
AT+UPING="www.google.com"

リソース

• [PDF] LTE Cat.1 Pi HAT 回路図
• [PDF] u-blox-CEL_ATコマンド
• [PDF] LARA-R2 データシート
• [PDF] LARA-R2 システム統合マニュアル
• [PDF] ATコマンド例 アプリケーションノート

この部品は geppetto で利用可能です。SeeedとGeppettoを使った簡単なモジュラー電子設計。今すぐ作成しましょう。geppetto.seeedstudio.com

プロジェクト

LTE Pi HATを使用した顔認識スマートロック: 顔認識はますます広く利用されるようになっており、これを使ってスマートロックを作成することができます。

技術サポートと製品ディスカッション

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