TinyLora:为大型MeshTastic网络而生的开源LoRa通信模块

产品

在过去的几年里,Meshtastic 网络因其分布式和低功耗的特性,逐渐吸引了大量爱好者和开发者。然而,制约它进一步普及的最大障碍始终是节点的成本。传统 Meshtastic 节点的硬件成本往往在一两百元甚至三百元左右,普通用户难以做到大规模部署,网络密度不足导致通信可靠性打了折扣。

武汉-YaoYao 发起的 TinyLora 项目,就是针对这个痛点的大胆尝试。它不是为了追求单个节点的极限性能,而是希望通过极致的成本控制,让更多人能够轻松参与网络建设。通过精心的芯片选型和供应链优化,TinyLora 把整机成本压缩到 不足二十元,真正实现了“一杯奶茶的钱,就能买到一枚 Meshtastic 节点”。这使得 Meshtastic 网络第一次真正具备了走向大众化的可能。

TinyLora 产品概述

TinyLora 是一款面向大规模 Meshtastic 网络的开源 LoRa 通信模块。它的出现并不是为了追求单个节点的极限性能,而是希望用最低的成本,让更多人能够轻松加入并构建更密集、更稳定的分布式网络。在传统的 Meshtastic 节点中,硬件成本往往高达一两百元,让大规模部署变成了小众富哥的特权。

武汉-YaoYao 发起的 TinyLora 项目则从根本上改变了这一局面:通过精心的芯片选型与供应链优化,将整机成本压缩到不足二十元,相当于一杯奶茶的价格。这一突破让 Meshtastic 网络第一次具备了真正走向大众化的可能。

在 TinyLora 的设计过程中,最具争议却也最具远见的决定,是芯片的选择。大多数现有的 Meshtastic 节点都采用 SX1262 或 SX1278 作为核心射频芯片,这些芯片无论在规格参数还是在 Meshtastic 社区支持上都已经被广泛验证。然而,YaoYao 并没有跟随主流,而是选择了 LLCC68 这一在全球电子制造业中已经极度成熟的方案。与新一代 SX 系列相比,LLCC68 并不支持默认的 LONG_FAST 模式,看起来在性能上略逊一筹,但在实际应用中,Meshtastic 网络的价值并不依赖于单点的最远通信距离,而是依赖于节点之间的密集分布与多路径冗余。换句话说,在城市与社区环境下,通信距离通常在三到八公里范围内,经过测试,LLCC68 完全能够满足需求。与此同时,LLCC68 带来的成熟产业链和价格优势却是显而易见的。

与此同时,TinyLora 的主控芯片选择了 ESP32-C3,这同样是一个在成本与功能之间找到平衡的决定。相比于功能更强大的 ESP32-S3 系列,C3 在 LoRa 通信场景中性能已经绰绰有余。它仍然有 WiFi 与蓝牙功能。更重要的是,C3 的价格远低于 S3,功耗表现也更优,特别是在深度睡眠模式下。可以说,C3 的选型与 LLCC68 的选型一样,都体现了 YaoYao 所坚持的“够用就好”的理念。

成本的突破是 TinyLora 最引人注目的亮点。ESP32-C3FH4 的市场价格约为 7 元,而 RA-01SC 模组的价格在 12 元左右,两者组合后整机成本不足 20 元。与传统 Meshtastic 节点相比,这意味着成本直接下降到原先的五分之一。过去,一个爱好者可能只能负担 1 至 2 个节点,而现在,在相同的预算下,他可以轻松部署 10 个节点,覆盖整个县城。这样的节点密度变化,带来的不仅是网络覆盖面的提升,更是网络可靠性和抗干扰能力的指数级增强。

核心特性

  1. 完全开源:原理图、PCB、BOM 全部开源,可自由复制生产。
  2. 超低成本方案:有两个方案,区别在于 LoRa 模块。第一个是 RA-01SC 方案,ESP32-C3 FH4 + RA-01SC 模组;第二个是 ESP32-C3 FH4 + 255MN-L03 模块。
  3. Type-C 供电:USB Type-C 5V 供电,无需锂电池。
  4. Arduino 兼容:支持 Arduino 编程(RA-01SC 已验证),255MN-L03 Arduino 调试进行中
参数 规格 备注
主控芯片 ESP32-C3 FH4 32 位 RISC-V 单核处理器
LoRa 模组 RA-01SC (LLCC68) 433/470/868/915MHz 多频支持
低成本替代 255MN-L03 模块 仅 9.9 元,Arduino 调试中
发射功率 +22 dBm 软件可调,法规合规
供电接口 USB Type-C 5V 通用 Type-C 供电,无需锂电池
天线方案 PCB 天线 已使用 VNA 做阻抗匹配
烧录方式 USB CDC 免烧录器,Arduino 兼容

在芯片选型上,TinyLora 做出了一个“逆流而上”的决定。它没有使用主流的 SX1262 或 SX1278,而是选择了 LLCC68。

虽然 LLCC68 不支持 Long Fast 模式,但在 Meshtastic 的典型场景中,Medium Slow 模式已经足够应对城市与社区环境。LLCC68 的成熟产业链带来了显著的成本优势:在中国电子制造供应链中,它的采购价格比 SX1262 低很多。这就是 TinyLora 能够做到二十元整机成本的根本原因。

另一方面,TinyLora 的主控选择了 ESP32-C3。单核 RISC-V 架构性能完全能满足 LoRa 通信需求,同时提供 WiFi 和蓝牙功能,便于未来扩展。它的低功耗特性特别适合电池和太阳能节点。主控 + 射频的组合体现了“够用即可,成本优先”的哲学。

关于天线配置选项,有三种选择:

  • PCB 天线:标配,开源方案标配,已使用VNA完成阻抗匹配优化,适合大多数应用场景
  • SMA 外置天线:SMA版本?请疯狂群里艾特 @ YaoYao
  • IPEX 天线:如需使用IPEX接口外置天线,需移除 PCB 上的 R32 电阻进行切换。

值得留意的是,除了 Long Fast 模式,其他模式 TinyLora 都支持:

模式名称 带宽(kHz) 编码率 扩频因子 支持状态 特性描述
SHORT_TURBO 500 5 7 ✅ 支持 速率最快
SHORT_FAST 250 5 7 ✅ 支持 快速传输
SHORT_SLOW 250 5 8 ✅ 支持 抗干扰强
MEDIUM_FAST 250 5 9 ✅ 支持 折中方案
MEDIUM_SLOW 250 5 10 ✅ 支持 推荐
LONG_FAST 250 5 11 ❌ 不支持 LLCC68 限制

产品展示与测试

产品实拍图

TinyLora产品实拍

ESP32-C3FH4 + RA-01SC 完整方案

实际测距测试

LoRa测距测试1

城市环境实测距离 > 4km(接收端在 30 层楼阳台)

信号覆盖测试

LoRa测距测试2

接收端实拍信号,稳定解码

在实际测试中,TinyLora 在城市环境下的链路表现超过 4 公里,这意味着它完全足以满足日常社区部署的需求。而由于节点价格极低,用户可以随手在阳台、办公室、楼道拐角布点,多节点覆盖的优势远比单点最远距离更有意义。

快速开始与开发

TinyLora 完全开源,提供完整的 BOM、原理图和 PCB 文件,,所有资源都托管在 立创开源平台。如果你想查看更详细的设计文件和实时更新,可以 点击这里即可进入 TinyLoRa 项目页面

以下为 TinyLora 核心元器件清单,完整更新请见立创开源平台:

No. 数量 名称 位号 封装 备注
1 1 ANT_CA-C03 ANT2 ANT-SMD_L5.5-W2.0 lora贴片天线
2 1 100nF C12 C0402 贴片电容
3 1 10uF C34 C0402 贴片电容
4 1 10nF C35 C0402 贴片电容
5 1 10uF C41 C0603 贴片电容
6 2 1uF C58,C59 C0402 贴片电容
7 1 15pF C60 C0402 贴片电容
8 1 USBLC6-2SC6 D1 SOT-23-6_L2.9-W1.6-P0.95-LS2.8-BL ESD静电防护
9 2 5AML4-11560-110-W0 H5,H6 HDR-TH_10P-P2.54-V-M-1 2.54mm排针,不用可不焊接
10 1 Ra-01SC L1 COMM-SMD_RA-01S Ra-01SC模块
11 1 82nH L2 L0402 贴片电感
12 1 ME6211C33M5G-N LDO1 SOT-23-5_L3.0-W1.7-P0.95-LS2.8-BL 5V电压转换3.3V芯片
13 2 KT-0603R LED1,LED2 LED0603-RD 贴片led
14 1 10kΩ R7 R0402 贴片电阻
15 1 R32 R0402 贴片电阻
16 2 4.7kΩ R33,R34 R0402 贴片电阻
17 3 100nF U40,U58,U59 C0402 贴片电容
18 2 15pF U44,U45 C0402 贴片电容
19 1 10kΩ U48 R0402 贴片电阻
20 1 ESP32-C3FH4 U57 QFN-32_L5.0-W5.0-P0.50-TL-EP3.7 ESP32-C3FH4
21 1 1uF U60 C0402 贴片电容
22 2 5.1kΩ U66,U67 R0402 贴片电阻
23 2 TVAF11-025C-R U74,U92 SW-SMD_4P-L4.2-W3.2-P2.15-LS5.2 贴片按钮,可不管
24 1 TYPE-C U91 USB-C-SMD_TYPE-C-16P-1 typec接口
25 1 CA-S01 U116 ANT-SMD_L15.0-W3.0 2.4GHZ贴片天线
26 1 24nH USB1 L0402 贴片电感
27 1 40MHz X2 osc-smd_4p-l3.2-w2.5-bl_sit8008bi 贴片晶振

同时,作者 YaoYao 提供了 Arduino 示例代码,考虑到文章篇幅,我将会在另一篇文章中详细介绍:

  • 发送端代码:每隔 5 秒发送一次 “Hello LoRa!” 并打印状态。
  • 接收端代码:接收后在串口打印 RSSI/SNR,如果匹配则闪烁 LED。

应用场景

TinyLora 的出现,让许多原本只能停留在理论上的设想,第一次真正具备了落地的可能性。过去,人们总是觉得“如果能有更便宜的节点,就能在某个场景里做点什么”;而现在,二十元一个的 TinyLora 已经把这种假设变成了现实。

在农业领域,这种变化尤其明显。新疆的一片五千亩农田,过去如果要做土壤湿度与气象监测,必须依赖 4G 或 5G 的传感器节点,每个设备动辄数百元,还要支付持续的流量费用。农户很难承受如此高昂的成本,因此“智慧农业”往往停留在宣传册里。假如换成 TinyLora,情况立刻不同了:两百个节点的总成本仅需四千元,没有任何流量费,而且通过 Mesh 网络可以在没有信号基站的地方依然保持稳定通信。对于农户来说,这不仅是经济上负担得起的工具,更是一种真正能用的解决方案。

在应急通信中,低成本带来的价值更是直接。地震、洪水、台风等灾害来临时,传统的通信基础设施往往最先失效,而应急网络的最大挑战就是如何“快”。如果一个节点要价一两百百元,很多机构都很难大规模储备,更不要说在十分钟内部署覆盖几平方公里的网络。而当节点成本降到二十元时,储备几百个甚至上千个设备都不再是难事。应急人员可以将节点分发到车顶、楼顶或临时塔架上,网络自组织的特性保证即便部分节点损坏,通信仍然畅通。此时,TinyLora 不只是一个实验板,而是关键时刻的一条生命线。

教育场景同样因为 TinyLora 而焕发活力。在过去,无线通信的学习往往是抽象而枯燥的,学生只能在课堂上听讲或看演示,因为实验设备昂贵,难以人手一份。二十元的 TinyLora 则让这种学习方式彻底改变。每个学生都可以自己动手烧录固件,写一段 Arduino 代码,观察参数变化对传输的影响,甚至与同学一起搭建一个微型 Mesh 网络。学习不再停留在纸面,而是通过真实的实验体验加深理解。更重要的是,这种低门槛的实验让学生们第一次接触到完整的工程流程,从硬件到固件再到网络优化,他们能亲手完成一套真实的项目。

成本的大幅下降,还带来了意想不到的副作用,那就是创新门槛的消失。从宠物追踪器到户外运动监测,从艺术装置到环境感应器,各种天马行空的创意都能以 TinyLora 为起点,迅速孵化出原型。这样一来,TinyLora 不仅仅是一个通信模块,更像是一个创新的加速器。

结语

阻碍 Meshtastic 网络发展的最大障碍恰恰在于成本。过去,一个节点动辄要一两百元甚至三百元。对普通用户来说,能买得起一两台就算不错了,但这种规模远远无法形成有效的局域网络密度。对于社区来说,想要覆盖一个街区、一个村庄甚至一所校园,就意味着成千上万元的硬件投入。这种高门槛直接压制了网络的扩展速度,也让 Mesh 网络始终停留在小众玩家的实验阶段。

TinyLora 出现后,这个局面被彻底改写。不到二十元的价格意味着一个普通用户就能部署十几个节点,在自己的生活圈内建立完整的覆盖;意味着一个爱好者社区能在有限预算下快速铺设上百个节点,让原本稀疏的网络瞬间变得稳健;也意味着在突发灾害或应急场景中,组织能够以极低的成本储备大量设备,在需要时迅速搭建生命线。

这种网络效应是一种正反馈循环:当节点密度增加,网络体验就会显著提升,延迟降低、连通性增强,用户会因此更愿意去部署更多节点;而随着更多用户的加入,网络覆盖进一步扩大,可靠性进一步增强,又会吸引新一批参与者。

YaoYao 的 TinyLora 之所以引发关注,不仅仅因为它是一块便宜的板子,而是因为它以一种极其务实的方式,解决了 Mesh 网络发展中最核心的矛盾。通过把单节点的成本压缩到一个大众可以接受的水平,它让 Mesh 网络第一次具备了规模化和普及化的可能。

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本文作者: 武汉-YaoYao

本文链接: https://meshcn.net/tinylora-open-source-lora-module/