LoRa Receiver ตัวนี้คืออะไร?

Project นี้เป็น Receiver หรือ Base Station สำหรับระบบ WildLife AI โดยฝั่ง Remote Unit ทำหน้าที่เก็บข้อมูลภาคสนาม แล้วส่ง Packet แบบไร้สายผ่าน LoRa กลับมายังเครื่องรับ

GitHub ของผู้สร้างอธิบายว่า Receiver รุ่นปัจจุบันพัฒนาต่อจาก Prototype แบบ Breadboard มาเป็น Custom PCB เพื่อรวม Interface สำหรับ Pico 2, LoRa Module, Display และ Battery ไว้ใน Board เดียว

Hardware ข้างในมีอะไรบ้าง?

Architecture ของระบบ

Flow ของ Receiver ค่อนข้างตรงไปตรงมา: Remote Unit ส่งข้อมูลออกทาง LoRa แล้ว SX1278 ฝั่ง Base Station รับ Packet ก่อนส่งต่อให้ Pico 2 จัดการ

SX1278 ถูกตั้งค่าอย่างไร?

จุดที่น่าสนใจของ Firmware คือไม่ได้ใช้ LoRa Library ระดับสูง แต่เขียนฟังก์ชันสำหรับอ่านและเขียน Register ของ SX1278 ผ่าน SPI โดยตรง

setFrequency(433000000);

writeRegister(REG_MODEM_CONFIG1, 0x72);  // BW=125kHz, CR=4/5
writeRegister(REG_MODEM_CONFIG2, 0x74);  // SF7 + CRC
writeRegister(REG_MODEM_CONFIG3, 0x04);

writeRegister(REG_PREAMBLE_MSB, 0x00);
writeRegister(REG_PREAMBLE_LSB, 0x08);

writeRegister(REG_SYNC_WORD, 0x12);
writeRegister(REG_IRQ_FLAGS, 0xFF);

writeRegister(
  REG_OP_MODE,
  LONG_RANGE_MODE | MODE_RX_CONTINUOUS
);

Pinout ระหว่าง Pico 2, LoRa และ Display

เนื่องจาก Source Code ระบุ GPIO ไว้โดยตรง เราสามารถสรุป Pin Mapping ของ Project นี้ได้โดยไม่ต้องเดาจากภาพ

SX1278 LoRa Module

ST7789 Display

เมื่อ Packet เข้ามา Firmware ทำอะไร?

Firmware อ่าน IRQ Flag ของ SX1278 ก่อน ถ้ายังไม่มี RX Done ก็ยังไม่ทำอะไร แต่เมื่อมี Packet เข้ามาแล้ว จะตรวจ CRC ก่อนอ่าน Payload จาก FIFO

การ Parse Location

Firmware ตรวจหา Text LAT: และ LON: ภายใน Message แล้วตัดค่าที่อยู่หลัง Field เหล่านั้นออกมาแสดงบนหน้าจอ

int latIndex = message.indexOf("LAT:");
int lonIndex = message.indexOf("LON:");

if (latIndex != -1 && lonIndex != -1) {
  int latStart = latIndex + 4;
  int latEnd = message.indexOf(' ', latStart);

  if (latEnd == -1)
    latEnd = message.length();

  latitude = message.substring(latStart, latEnd);
  latitude.trim();

  int lonStart = lonIndex + 4;
  int lonEnd = message.indexOf(' ', lonStart);

  if (lonEnd == -1)
    lonEnd = message.length();

  longitude = message.substring(lonStart, lonEnd);
  longitude.trim();

  hasLocation = true;
}

Source ไม่ได้ระบุ Message Protocol ฉบับเต็ม ดังนั้นบทความนี้จะไม่สร้าง Field หรือ Packet Format อื่นเพิ่มจากสิ่งที่เห็นใน Firmware

Receiver แสดงอะไรบนจอ?

Firmware ใช้ Adafruit GFX และ Adafruit ST7789 เพื่อสร้าง UI บนจอในแนวนอน 240×135

จาก Source Code หน้าจอสามารถแสดงข้อมูล เช่น:

• LORA RECEIVER
• สถานะรอ Message
• ALERT
• PERSON DETECTED
• Latitude
• Longitude
• GPS: NO FIX หากไม่มีข้อมูล Location
• จำนวน Packet ที่ได้รับ
• 433MHz / SF7 / BW125
• CRC ERROR เมื่อรับ Packet ที่ตรวจสอบไม่ผ่าน

ตรงนี้ทำให้เห็นว่า Receiver ถูกออกแบบให้ทำงานกับ Use Case ของ WildLife AI มากกว่าเป็น LoRa Terminal ทั่วไป

จาก Breadboard สู่ Custom PCB

GitHub README ระบุว่า Board รุ่นปัจจุบันถูกออกแบบมาแทน Receiver Prototype แบบ Breadboard เพื่อให้ชุดรับข้อมูลมีโครงสร้างกระชับและมี Connection Point ที่ชัดเจนมากขึ้น

PCB มี Interface สำหรับ:

• Raspberry Pi Pico 2
• LoRa Transceiver
• Display
• Battery
• Onboard Power Switch
• External Module Headers

Repository ยังเปิดไฟล์ KiCad ต้นฉบับ ได้แก่ Project, Schematic และ PCB Layout ทำให้ผู้ที่ต้องการศึกษาหรือพัฒนาต่อสามารถเปิด Board ใน KiCad ได้โดยตรง

ระยะราว 1.5 km ต้องเข้าใจอย่างไร?

ผู้สร้างระบุใน Hackster ว่า Receiver สามารถสื่อสารได้ประมาณ 1.5 km ด้วย Basic Antenna และระยะสามารถเพิ่มขึ้นได้อีกเมื่อใช้เสาอากาศที่เหมาะสมกว่า

แต่ตัวเลขนี้ไม่ควรถูกตีความว่า SX1278 ทุกระบบจะได้ระยะ 1.5 km เท่ากัน เพราะ Source ไม่ได้ให้รายละเอียดเงื่อนไขการทดสอบครบถ้วน

แบตเตอรี่ 1000 mAh ใช้ได้ 4–5 ชั่วโมงจริงไหม?

Main Source ระบุว่าอุปกรณ์ใช้แบตเตอรี่ 3.7 V 1000 mAh และให้ Runtime ราว 4–5 ชั่วโมง เมื่อเปิด Display ตลอดเวลา

อย่างไรก็ตาม Source ไม่ได้ให้ Current Measurement, Display Brightness, Regulator Efficiency หรือ Discharge Curve ของ Battery ดังนั้นจึงไม่สามารถคำนวณย้อนกลับไปเป็น Power Consumption ที่แม่นยำได้

Enclosure มีไฟล์ STEP ให้ดาวน์โหลด

Hackster ระบุ Autodesk Fusion เป็นหนึ่งใน Software ที่ใช้ และ Project มีไฟล์ Enclosure ในรูปแบบ STEP สำหรับศึกษาหรือพัฒนาต่อ

จุดสำคัญคือ Source ให้ไฟล์ CAD จริง แต่ไม่ได้ระบุ 3D Printing Settings เช่น Layer Height, Infill, Nozzle, Support, Material หรือ Temperature

Source Code, Schematic และไฟล์ Project

Project นี้มี Resource ค่อนข้างครบสำหรับคนที่อยากศึกษา Architecture ต่อ ทั้ง Firmware, PCB Source, Schematic และ Enclosure

Maker ได้อะไรจาก Project นี้?

1. LoRa ไม่จำเป็นต้องเริ่มจาก Library สำเร็จรูปเสมอไป

Firmware ตัวนี้ควบคุม SX1278 ผ่าน Register โดยตรง ทำให้เห็นชัดว่าการตั้ง Frequency, Modem Config, IRQ และ FIFO เกิดขึ้นอย่างไรในระดับ Hardware

2. ใช้ SPI มากกว่าหนึ่งชุดช่วยแยก Peripheral ได้

LoRa และ Display มี Traffic ของตัวเอง Project จึงแยก Interface ของทั้งสองส่วนออกจากกัน แทนการรวมทุกอุปกรณ์ไว้บน Bus เดียว

3. Packet ที่รับมาไม่มีประโยชน์จนกว่าจะถูกแปลงเป็นข้อมูลที่คนใช้ได้

Firmware ไม่ได้จบที่การพิมพ์ Payload ลง Serial Monitor แต่ Parse Location แล้วสร้าง UI บน Display เพื่อให้เครื่องรับใช้เป็นอุปกรณ์ภาคสนามได้จริงมากขึ้น

4. Breadboard เป็นจุดเริ่ม ไม่จำเป็นต้องเป็นจุดจบ

GitHub แสดง Journey จาก Prototype ไปสู่ Custom PCB ซึ่งลดความซับซ้อนของ Wiring และทำให้ Device รวมเป็นชิ้นงานเดียวมากขึ้น

5. Range ต้องมองเป็น System Problem

การพูดว่า LoRa “ได้กี่กิโลเมตร” จาก Module เพียงตัวเดียวไม่พอ เพราะเสาอากาศ สภาพพื้นที่ RF Configuration และสภาพแวดล้อมทั้งหมดมีผลต่อ Link จริง

FAQ: คำถามที่พบบ่อย

References / แหล่งข้อมูลต้นฉบับ

• Hackster — LoRa Receiver by gavindu911
• GitHub — Gavinduachintha/Lora-Receiver
• GitHub — LoRa Receiver Firmware Code.ino
• LoRa Receiver — Schematic PDF
• LoRa Receiver — Tracker Box STEP
• GitHub — WildLife AI Project