라즈베리파이 ZERO, 3, 4 연결용 HAT 액세서리 설계

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RPi Zero W, LTE CATM1 내장형 모뎀을 만나 날개를 달다

이전에 썼던 블로그 글에서 LTE CATM1 내장형 모뎀을 라즈베리파이에 연결할 수 있도록 구성했었는데,
해당 글을 쓰면서 라즈베리파이에 연결하기 위해 여러 가닥의 점퍼선들을 연결하고 관리하기가 쉽지 않았습니다.
간편하게 연결할 수 있는 HAT(라즈베리파이 확장소켓에 연결하는 액세서리들을 HAT이라고 합니다)으로 제작했습니다.

거두절미하고 아래와 같은 구성에 LTE CATM1 내장형 모뎀을 숄더링(납땜)해서 라즈베리파이에 연결하는 구조를 생각했습니다.

LTE CATM1 Raspberry Pi HAT Kit

어떤 과정으로 제작했는지 회로부터 살펴보겠습니다.

Raspberry Pi HAT Schematics

rpi_catm1_hat.pdf

0.09MB

기존 Raspberry Pi 재단에서 배포하는 Raspberry Pi Zero Hat 회로를 based로 해서 제작했고,
LTE CATM1 모뎀과 라즈베리파이는 아래와 같이 연결했습니다.

LTE CATM1 내장형 모뎀	Raspberry Pi (Zero, Zero W, Zero W2, 3, 3+, 4)
VBAT	+5V
GND	GND
IO_REF, LDO_EN, MWAKEUP	+3.3V
MRESET	GPIO26
EXT_ANT	GPIO5
UART0_TX	RXD(GPIO15)
UART0_RX	TXD(GPIO14)
UART0_RTS	GPIO16
UART0_CTS	GPIO17

마운팅 홀은 Raspberry Pi 확장 슬롯 Edge 위아래로 연결할 수 있도록 구성했습니다.

Raspberry Pi HAT PCB Design

1차 설계 후 PCB 샘플을 제작했습니다.

Raspberry PI HAT PCB 샘플 도착 (보라보라보라!!)

LTE CATM1 모뎀에 솔더링 작업을 진행했습니다.

작업을 마치고 라즈베리파이에 연결해 보았습니다.

라즈베리파이 제로 W 연결

라즈베리파이 3B+ 연결

라즈베리파이 4에 연결

라즈베리파이 제로 W, 라즈베리파이 3B+, 라즈베리파이 4에서 모두 동일한 설정으로 PPP 모뎀으로 정상 동작 확인되었습니다. 테스트는 PPP 연결 후 핑 테스트, 파이썬 소켓통신 코드 테스트 후 내장된 크롬 브라우저를 이용해서 fast.com에 접속해서 속도 테스트 진행했습니다.

fast.com speed test result (1)

fast.com speed test result (2)

라즈베리파이 HAT 액세서리는 유통사와 상의해서 향후 판매할 수 있도록 준비하겠습니다.
이후 라즈베리파이와 LTE CATM1 내장 모뎀을 이용해서 Azure IoT Hub 데모를 준비하려고 합니다.
준비되면 소식 전해 드리겠습니다. ^^

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