Kuinka liittää rfm69hcw rf -moduuli arduinoon langatonta viestintää varten

Projektin langattomien ominaisuuksien tarjoamiseksi 433 MHz: n ASK-hybridilähetin ja -vastaanotin ovat yleinen valinta insinöörien, kehittäjien ja harrastajien keskuudessa sen alhaisen hinnan, helppokäyttöisten kirjastojen ja yhteisön tuen vuoksi. Olemme myös rakentaneet muutamia projekteja, kuten RF-ohjattu kotiautomaatio ja langaton ovikello, käyttämällä tätä 433 MHz: n RF-moduulia. Mutta usein ASK-hybridilähetin ja -vastaanotin eivät vain riitä, se on matala kantama ja yksisuuntainen viestintä tekee siitä sopimattoman moniin sovelluksiin

Tämän jatkuvasti esiintyvän ongelman ratkaisemiseksi HopeRF: n kehittäjät suunnittelivat uuden hienon RF-moduulin nimeltä RFM69HCW. Tässä opetusohjelmassa opit RFM69HCW RF -moduulista ja sen eduista. Ensinnäkin teemme kotitekoisen piirilevyn RFM69HCW: lle ja liitämme sitten RFM69HCW: n Arduinoon tarkistamaan sen toiminnan, jotta voit käyttää sitä valitsemissasi projekteissa. Joten, aloitetaan.

RFM69HCW RF-moduuli

RFM69HCW on halpa, helppokäyttöinen radiomoduuli, joka toimii lisensoimattomalla ISM-kaistalla (teollisuus, tiede ja lääketiede), samanlainen kuin aikaisemmissa projekteissa käytetty nRF24L01 RF-moduuli. Sitä voidaan käyttää kahden moduulin väliseen kommunikointiin tai se voidaan määrittää verkkoverkkoksi kommunikoimaan satojen moduulien välillä, mikä tekee siitä täydellisen valinnan halpojen lyhyen kantaman langattomien verkkojen rakentamiseen koti-automaatiossa ja muissa tiedonhankintaprojekteissa käytettäville antureille.

RFM69HCW: n ominaisuudet:

• +20 dBm - 100 mW lähtöteho
• Suuri herkkyys: jopa -120 dBm nopeudella 1,2 kbps
• Pieni virta: Rx = 16 mA, 100 nA: n rekisteripidike
• Ohjelmoitava massa: -18 - +20 dBm 1 dB: n välein
• Jatkuva radiotaajuus moduulin jännitealueella
• FSK-, GFSK-, MSK-, GMSK- ja OOK-modulaatiot
• Sisäänrakennettu bittisynkronointilaite suorittaa kellon palautuksen
• 115 dB + dynaaminen alue RSSI
• Automaattinen RF Sense ja erittäin nopea AFC
• Pakettimoottori, jossa CRC-16, AES-128, 66-tavuinen FIFO Sisäänrakennettu lämpötila-anturi
• High Link -budjetti
• Erittäin edullinen

RFM69HCW

Taajuus

RFM69HCW on suunniteltu toimimaan ISM-kaistalla (teollisuus, tiede ja lääketiede), joka on lisensoimattomien radiotaajuuksien sarja pienitehoisille, lyhyen kantaman laitteille. Eri taajuudet ovat laillisia eri alueilla, joten moduulilla on monia eri versioita 315 433 868 ja 915 MHz. Kaikki tärkeimmät RF-tiedonsiirtoparametrit ovat ohjelmoitavissa ja suurin osa niistä voidaan asettaa dynaamisesti, myös RFM69HCW tarjoaa ainutlaatuisen edun ohjelmoitaville kapeakaistaisille ja laajakaistaisille viestintätiloille.

Huomaa: Tämän moduulin käyttöönotto pienessä projektissa on suhteellisen vähäisen tehonsa ja lyhyen kantamansa takia, mutta se ei ole ongelma, mutta jos aiot tehdä tuotteesta siitä, varmista, että käytät oikeaa taajuutta sijaintisi.

Alue

Alueen ymmärtämiseksi paremmin meidän on käsiteltävä melko monimutkaista aihetta, jota kutsutaan RF Link -budjetiksi. Joten mikä tämä linkkibudjetti on ja miksi se on niin tärkeä? Linkkibudjetti on kuin mikä tahansa muu budjetti, mikä sinulla on alussa ja jonka kulutat ajan myötä, jos budjetti on käytetty loppuun, et voi käyttää enemmän.

Linkkibudjetti liittyy myös linkkiin tai lähettäjän ja vastaanottimen väliseen yhteyteen, se täyttyy lähettäjän lähetysteholla ja vastaanottimen herkkyydellä ja se lasketaan desibeleinä tai dB: einä, se on myös taajuus- riippuvainen. Linkkibudjetti vähennetään kaikenlaisista esteistä ja melusta lähettäjän ja vastaanottajan välillä, kuten etäisyyskaapelit seinät puita rakennuksiin, jos linkkibudjetti on käytetty loppuun, vastaanotin aiheuttaa vain melua lähdössä, emmekä saa käyttökelpoista signaalia. RFM69HCW -taulukon mukaan sen linkkibudjetti on 140 dB verrattuna ASK-hybridilähettimen 105 dB: iin, mutta mitä tämä tarkoittaa, onko tämä tärkeä ero? Onneksi löydämmeRadio Link -budjettilaskurit verkossa, joten teemme joitain laskelmia, jotta ymmärrämme aihetta paremmin. Oletetaan ensin, että lähettimen ja vastaanottajan välillä on näköyhteys ja kaikki on täydellistä, koska tiedämme, että budjetti RFM69HCW: lle on 140 dB, joten tarkistetaan suurin teoreettinen etäisyys, jonka voimme kommunikoida, asetamme kaiken nollaksi ja etäisyyden 500KM: iin, taajuus 433MHz: iin ja saamme vaakasuoran vastaanottotehon 139,2 dBm

Nyt asetan kaiken nollaksi ja etäisyyden 9KM taajuudeksi 433MHz ja saamme vaakasuoran vastaanottotehon 104,3 dBm

Joten yllä olevan vertailun avulla uskon, että voimme kaikki olla yhtä mieltä siitä, että RFM69-moduuli on paljon parempi kuin ASK Hybrid -lähetin ja vastaanotinmoduuli.

Antenni

Varoitus! Antennin kiinnittäminen moduuliin on pakollista, koska ilman sitä moduuli voi vaurioitua sen omalla heijastuvalla voimalla.

Antennin luominen ei ole niin vaikeaa kuin se saattaa kuulostaa. Yksinkertaisin antenni voidaan tehdä vain yksisäikeisestä 22SWG-johtimesta. Aallonpituus taajuus voidaan laskea kaavalla V / f , jossa v on nopeus lähetyksen ja f on (keskimäärin) lähetystaajuutta. Ilmassa v on yhtä suuri kuin valon nopeus c , joka on 299,792,458 m / s. Taajuusalueen 433 MHz aallonpituus on siis 299,792,458 / 433 000 000 = 34,54 cm. Puolet tästä on 17,27 cm ja neljännes on 8,63 cm.

Kaistan 433 MHz aallonpituus on 299,792,458 / 433 000 000 = 69,24 cm. Puolet tästä on 34,62 cm ja neljännes 17,31 cm. Joten yllä olevasta kaavasta voimme nähdä prosessin antennilangan pituuden laskemiseksi.

Tehovaatimus

RFM69HCW: n käyttöjännite on välillä 1,8 V - 3,6 V, ja se voi vetää jopa 130 mA virtaa lähetettäessä. Taulukon alapuolella näemme selvästi moduulin virrankulutuksen eri olosuhteissa

Varoitus: Jos valitsemasi Arduino käyttää 5 V: n logiikkatasoja yhteydenpitoon oheislaitteen kanssa, joka kytkee moduulin suoraan Arduinoon, vahingoittaa moduulia

Symboli	Kuvaus	Ehdot	Min	Tyyppi	Maks	Yksikkö
IDDSL	Virta lepotilassa		-	0,1	1	uA
IDDIDLE	Virta valmiustilassa	RC-oskillaattori käytössä	-	1.2	-	uA
IDDST	Virta valmiustilassa	Kideoskillaattori käytössä	-	1.25	1.5	uA
IDDFS	nykyinen syntetisaattorissa -tilassa		-	9	-	uA
IDDR	virta vastaanottotilassa		-	16	-	uA
IDDT	Syöttövirta lähetystilassa sopivalla sovituksella, vakaa koko VDD-alueella	RFOP = +20 dBm, PA_BOOST RFOP = +17 dBm, PA_BOOST RFOP = +13 dBm, RFIO-nastassa RFOP = +10 dBm, RFIO-nastassa RFOP = 0 dBm, RFIO-nastassa RFOP = -1 dBm, RFIO-nastassa	- - - - - -	130 95 45 33 20 16	- - - - - -	mA mA mA mA mAmA

Tässä opetusohjelmassa aiomme käyttää kahta Arduino Nano- ja kahta logiikkatason muunninta kommunikointiin moduulin kanssa. Käytämme Arduino nanoja, koska sisäänrakennettu sisäinen säädin pystyy hallitsemaan huippuvirtaa erittäin tehokkaasti. Alla olevan laitteisto-osan Fritzing-kaavio selittää sen sinulle selkeämmin.

HUOMAUTUS: Jos virtalähteesi ei pysty tarjoamaan 130 mA: n huippuvirtaa, Arduino saattaa käynnistyä uudelleen tai huonommin, moduuli ei voi kommunikoida kunnolla, tässä tilanteessa suuriarvoinen kondensaattori, jolla on matala ESR, voi parantaa tilannetta

RFM69-moduulin pinoutit ja kuvaus

Tarra	Toiminto	Toiminto	Tarra
MUURAHAINEN	RF-signaalin lähtö / tulo.	Virta maahan	GND
GND	Antenni maadoitus (sama kuin maadoitus)	Digitaalinen I / O, ohjelmisto konfiguroitu	DIO5
DIO3	Digitaalinen I / O, ohjelmisto konfiguroitu	Nollaa liipaisutulo	RST
DIO4	Digitaalinen I / O, ohjelmisto konfiguroitu	SPI-sirun valinta	NSS
3,3 V	3,3 V: n syöttö (vähintään 130 mA)	SPI Clock -tulo	SCK
DIO0	Digitaalinen I / O, ohjelmisto konfiguroitu	SPI-tietojen syöttö	MOSI
DIO1	Digitaalinen I / O, ohjelmisto konfiguroitu	SPI-tietojen lähtö	MISO
DIO2	Digitaalinen I / O, ohjelmisto konfiguroitu	Virta maahan	GND

Mukautetun kehitystoimikunnan valmistelu

Kun ostin moduulin, sen mukana ei tullut leivänpaneelille yhteensopivaa aloituslevyä, joten olemme päättäneet tehdä sellaisen itse. Jos sinun on ehkä tehtävä sama, seuraa vain ohjeita. Huomaa myös, että näiden vaiheiden noudattaminen ei ole pakollista, voit yksinkertaisesti juottaa johdot RF-moduuliin ja liittää ne leipälevyyn, ja se toimisi edelleen. Seuraan tätä menettelyä vain saadakseni vakaan ja kestävän kokoonpanon.

Vaihe 1: Valmistele kaaviot RFM69HCW-moduulille

Vaihe 3: Valmistele piirilevy sitä varten. Seuraan tätä kotitekoista piirilevyä. Tulostin jalanjäljen kuparilevylle ja pudotin sen syövytysliuokseen

Vaihe 4: Noudata molempien levyjen ohjeita ja juota moduuli jalanjälkeen. Juotettuani molemmat moduulini näyttävät tältä alla

Pinout RFM69HCW RF-moduuli on esitetty alla kuviossa

Tarvittavat materiaalit

Tässä on luettelo asioista, joita sinun täytyy kommunikoida moduulin kanssa

• Kaksi RFM69HCW-moduulia (yhteensopivilla taajuuksilla):
  • 434 MHz (WRL-12823)
• Kaksi Arduinoa (käytän Arduino NANOa)
• Kaksi logiikkatason muunninta
• Kaksi levylevyä (käytän räätälöityä levylevyä)
• Painike
• Neljä LEDiä
• Yksi 4,7 K vastus neljä 220 ohmin vastusta
• Hyppääjän johdot
• Emaloitu kuparilanka (22AWG) antennin valmistamiseksi.
• Ja lopuksi juottaminen (jos et ole jo tehnyt sitä)

Laitteistoyhteys

Tässä opetusohjelmassa käytämme Arduino nanoa, joka käyttää 5 voltin logiikkaa, mutta RFM69HCW-moduuli käyttää 3,3 voltin logiikkatasoja, kuten voit selvästi nähdä yllä olevasta taulukosta, jotta kahden laitteen väliseen kunnolliseen kommunikointiin logiikkatason muunnin on pakollinen, alla olevassa fritzing-kaaviossa olemme osoittaneet, kuinka kytkeä Arduino nano RFM69-moduuliin.

Fritzing Diagram Lähettäjän solmu

Liitäntätaulukon lähettäjän solmu

Arduino Pin	RFM69HCW-tappi	I / O-nastat
D2	DIO0	-
D3	-	TAC_SWITCH
D4	-	LED_GREEN
D5	-	LED_PUNAINEN
D9	-	LED_SININEN
D10	NSS	-
D11	MOSI	-
D12	MISO	-
D13	SCK	-

Fritzing Diagram Receiver Node

Liitäntätaulukon vastaanottimen solmu

Arduino Pin	RFM69HCW-tappi	I / O-nastat
D2	DIO0	-
D9	-	LED
D10	NSS	-
D11	MOSI	-
D12	MISO	-
D13	SCK	-

Suorita esimerkkiluonnos

Tässä opetusohjelmassa aiomme perustaa kaksi Arduino RFM69 -solmua ja saada ne kommunikoimaan keskenään. Seuraavassa osassa tiedetään, miten moduuli voidaan käynnistää ja käyttää RFM69-kirjaston avulla, jonka on kirjoittanut Felix Rusu LowPowerLabista.

Kirjaston tuominen

Toivottavasti olet aiemmin tehnyt vähän Arduino-ohjelmointia ja osaat asentaa kirjaston. Jos ei, tarkista tämän linkin Tuo.zip-kirjasto- osio

Liitä solmut

Liitä lähettäjän USB-liitäntä tietokoneeseen, uusi COM-porttinumero on lisättävä Arduino IDE: n "Työkalut / portti" -luetteloon, kynä se alas, kytke nyt Vastaanotinsolmu toiseen COM-portin pitäisi näkyä Työkalut / Porttilista, myös kynää se alas, lähetämme porttinumeron avulla luonnoksen lähettäjälle ja vastaanottajalle.

Kahden Arduino-istunnon avaaminen

Avaa kaksi Arduino IDE -istuntoa kaksoisnapsauttamalla Arduino IDE -kuvaketta ensimmäisen istunnon latautumisen jälkeen, kahden Arduino-istunnon avaaminen on pakollista, koska näin voit avata kaksi Arduino-sarjavalvontaikkunaa ja seurata samanaikaisesti kahden solmun lähtöä

Esimerkkikoodin avaaminen

Nyt kun kaikki on asetettu, meidän on avattava esimerkkikoodi molemmissa Arduino-istunnoissa tehdäksesi niin, siirry

Tiedosto> Esimerkit> RFM6_LowPowerLab> Esimerkit> TxRxBlinky

ja napsauta sitä avataksesi sen

Esimerkkikoodin muokkaaminen

1. Etsi koodin yläosasta #define NETWORKID ja muuta arvoksi 0. Tällä tunnuksella kaikki solmut voivat olla yhteydessä toisiinsa.
2. Etsi, että #define FREQUENCY muuttaa tätä vastaamaan taulutaajuutta (minun on 433_MHz).
3. Etsi #define ENCRYPTKEY, tämä on 16-bittinen salausavaimesi.
4. Etsi #define IS_RFM69HW_HCW ja poista kommentti, jos käytät RFM69_HCW-moduulia
5. Ja lopuksi, etsi #define NODEID, se tulisi asettaa oletuksena VASTAANOTTIMEKSI

Lataa nyt koodi aiemmin määrittämääsi vastaanotinsolmuun.

Aika muuttaa lähettäjän solmun luonnosta

Vaihda nyt #define NODEID -makrossa SENDER-tilaan ja lähetä koodi lähettäjäsolmuusi.

Siinä kaikki, jos olet tehnyt kaiken oikein, sinulla on kaksi kokonaista mallia, jotka ovat valmiita testattavaksi.

Esimerkkiluonnoksen työstäminen

Luonnoksen onnistuneen lataamisen jälkeen huomaat punaisen LEDin, joka on kytketty Arduinon tapiin D4, syttyy, paina nyt Lähetyssolmussa olevaa painiketta ja huomaat, että punainen LED sammuu ja vihreä LED, joka on liitetty Arduinon tapaan D5 syttyy alla olevan kuvan mukaisesti

Voit myös tarkkailla Button Pressed! teksti Sarjamonitori-ikkunassa alla olevan kuvan mukaisesti

Tarkkaile nyt sinistä LEDiä, joka on kytketty lähettäjän solmun nastaa D9, se vilkkuu kahdesti ja Vastaanottavan solmun Serial Monitor -ikkunassa huomaat seuraavan viestin ja myös sinisen LEDin, joka on kytketty vastaanottosolmu syttyy. Jos näet yllä olevan sanoman vastaanottosolmun Serial Monitor -ikkunassa ja myös jos LED palaa Onnittelut! Olet onnistuneesti kommunikoinut RFM69-moduulin Arduino IDE: n kanssa. Tämän opetusohjelman täydellinen toiminta löytyy myös tämän sivun alaosassa olevasta videosta.

Kaiken kaikkiaan nämä moduulit osoittautuvat erinomaisiksi sääasemien, autotallin ovien, ilmaisimen langattoman pumpun ohjaimen, dronien, robottien, kissasi rakentamiseen… taivas on raja! Toivottavasti ymmärrät opetusohjelman ja nautit rakentamaan jotain hyödyllistä. Jos sinulla on kysyttävää, jätä ne kommenttiosioon tai käytä foorumeita muita teknisiä kysymyksiä varten.