Hogyan csatlakoztassuk az rfm69hcw rf modult az arduino-hoz a vezeték nélküli kommunikációhoz

Ami a projektjeinek vezeték nélküli képességeit illeti, a 433 MHz-es ASK hibrid adó és vevő a mérnökök, fejlesztők és hobbisták körében általános választás, olcsó, könnyen kezelhető könyvtárai és közösségi támogatása miatt. Néhány olyan projektet is készítettünk, mint például az RF vezérelt otthoni automatizálás és a vezeték nélküli csengő, ezzel a 433 MHz-es RF modullal. De gyakran az ASK hibrid adó és vevő egyszerűen nem elegendő, alacsony hatótávolságú és az egyirányú kommunikáció miatt sok alkalmazásra alkalmatlan

Ennek a folyamatosan előforduló problémának a megoldására a HopeRF fejlesztői egy új, remek RF modult alkottak meg, RFM69HCW néven. Ebben az oktatóanyagban megismerhetjük az RFM69HCW RF modult és annak előnyeit. Először házi készítésű nyomtatott áramkört készítünk az RFM69HCW-hez, majd összekapcsoljuk az RFM69HCW-t az Arduino-val, hogy ellenőrizzük annak működését, hogy azt felhasználhassa az Ön által választott projektekben. Tehát kezdjük.

RFM69HCW RF modul

Az RFM69HCW egy olcsó, könnyen használható rádiómodul, amely az engedély nélküli ISM (ipar, tudomány és orvostudomány) sávban működik, hasonlóan az nRF24L01 RF modulhoz, amelyet a korábbi projektekben használtunk. Használható két modul közötti kommunikációra, vagy konfigurálható Mesh Network- ként több száz modul közötti kommunikációra, így tökéletes választás olcsó, rövid hatótávolságú vezeték nélküli hálózatok kiépítéséhez az otthoni automatizáláshoz használt szenzorokhoz és más adatgyűjtési projektekhez.

Az RFM69HCW jellemzői:

• +20 dBm - 100 mW kimeneti képesség
• Nagy érzékenység: -120 dBm-ig 1,2 kbps sebességgel
• Alacsony áram: Rx = 16 mA, 100 nA regiszter megtartás
• Programozható Pout: -18 - +20 dBm 1dB-os lépésekben
• Állandó RF teljesítmény a modul feszültségtartományában
• FSK, GFSK, MSK, GMSK és OOK modulációk
• Beépített bit-szinkronizáló, amely az óra helyreállítását végzi
• 115 dB + dinamikus tartomány RSSI
• Automatikus RF Sense ultragyors AFC-vel
• Csomagmotor CRC-16, AES-128, 66 bájtos FIFO beépített hőmérséklet-érzékelővel
• High Link költségkeret
• Nagyon alacsony költség

RFM69HCW

Frekvencia

Az RFM69HCW-t úgy tervezték, hogy az ISM (ipari, tudományos és orvosi) sávban működjön, amely egy engedély nélküli rádiófrekvencia-készlet alacsony fogyasztású, kis hatótávolságú eszközökhöz. A különböző frekvenciák legálisak a különböző területeken, ezért a modulnak sok különböző verziója van: 315 433 868 és 915 MHz. Az összes fő RF kommunikációs paraméter programozható, és a legtöbbjük dinamikusan beállítható, az RFM69HCW a programozható keskenysávú és széles sávú kommunikációs módok egyedülálló előnyét is kínálja.

Megjegyzés: Viszonylag alacsony teljesítménye és rövid hatótávolsága miatt a modul kis projektben történő megvalósítása nem jelent problémát, de ha azon gondolkodik, hogy egy terméket készítsen belőle, akkor bizonyosodjon meg arról, hogy a megfelelő frekvenciát használja a Ön tartózkodási helyét.

Hatótávolság

A tartomány jobb megértéséhez meglehetősen bonyolult témával kell megküzdenünk, az RF Link Budget néven. Mi tehát ez a linkköltségvetés, és miért olyan fontos? A linkköltségvetés olyan, mint minden más költségkeret, valami, ami az elején van, és amelyet idővel elkölt, ha a költségkerete elfogyott, nem költhet többet.

A link költségkeretének kapcsolódnia kell egy összeköttetéshez vagy a feladó és a vevő közötti kapcsolathoz is, ezt a feladó átviteli teljesítménye és a vevő érzékenysége tölti ki, és decibelben vagy dB- ben számítják, és ez is frekvencia- függő. A link költségvetését mindenféle akadály és zaj levonja a feladó és a vevő között, mint például a távolsági kábelek az épületeket fák közé szorítják, ha a kapcsolat költségkerete kimerül, a vevő csak némi zajt generál a kimeneten, és nem fogunk felhasználható jelet kapni. Az adatlap a RFM69HCW , hogy van egy kapcsolat költségvetése 140 dB képest 105 dB az ASK Hybrid jeladó de mit jelent ez azt jelenti, hogy ez fontos különbség? Szerencsére megtaláljukRadio Link Budget Calculator online, így végezzünk néhány számítást a téma jobb megértése érdekében. Először tegyük fel, hogy van egy látóhatár-kapcsolatunk a feladó és a vevő között, és minden tökéletes, mivel tudjuk, hogy az RFM69HCW költségkeretünk 140 dB, tehát ellenőrizzük a legnagyobb elméleti távolságot, amelyet kommunikálni tudunk, mindent nullára állítottunk és a távolságot 500KM-ig, frekvencia 433MHz-ig, és vízszintes vételi teljesítményt kapunk 139,2 dBm

Most mindent nullára állítottam, a távolságot pedig a 9KM frekvenciára 433MHz-re állítottam, és vízszintes vételi teljesítményt kapunk 104,3 dBm

Tehát a fenti összehasonlítással úgy gondolom, hogy mindannyian egyetértünk abban, hogy az RFM69 modul sokkal jobb, mint az ASK Hybrid Transmitter és egy vevő modul.

Az antenna

Vigyázat! Antenna csatlakoztatása a modulhoz kötelező, mert nélküle a modult megrongálhatja a saját visszavert ereje.

Az antenna létrehozása nem olyan nehéz, mint amilyennek hangzik. A legegyszerűbb antenna csak egyszálú 22SWG vezetékből állítható elő. A frekvencia hullámhosszát a v / f képlettel számíthatjuk, ahol v az adás sebessége és f az (átlagos) átviteli frekvencia. A levegőben v egyenlő c-vel , a fénysebességgel, ami 299,792,458 m / s. A 433 MHz-es sáv hullámhossza tehát 299,792,458 / 433 000 000 = 34,54 cm. Ennek fele 17,27 cm, negyed pedig 8,63 cm.

A 433 MHz-es sávban a hullámhossz 299.792.458 / 433.000.000 = 69,24 cm. Ennek fele 34,62 cm, negyed pedig 17,31 cm. Tehát a fenti képletből láthatjuk az antennavezeték hosszának kiszámításának folyamatát.

Energiaigény

Az RFM69HCW üzemi feszültsége 1,8 V és 3,6 V között van, és 130mA áramot képes felvenni, amikor továbbítja. A táblázat alatt jól láthatjuk a modul energiafogyasztását különböző körülmények között

Figyelem: Ha a kiválasztott Arduino 5V logikai szinteket használ a kommunikációhoz a perifériával, ha a modult közvetlenül az Arduino-hoz csatlakoztatja, az károsítja a modult

Szimbólum	Leírás	Körülmények	Min	Typ	Max	Mértékegység
IDDSL	Áram alvó üzemmódban		-	0.1	1	uA
IDDIDLE	Aktuális készenléti állapotban	RC oszcillátor engedélyezve	-	1.2	-	uA
IDDST	Készenléti üzemmódban áram	Kristályoszcillátor engedélyezve	-	1.25	1.5	uA
IDDFS	aktuális a szintetizátorban mód		-	9.	-	uA
IDDR	aktuális vételi módban		-	16.	-	uA
IDDT	Tápfeszültség Átviteli módban, megfelelő illesztéssel, stabil a VDD tartományban	RFOP = +20 dBm, PA_BOOST-on RFOP = +17 dBm, PA_BOOST-on RFOP = +13 dBm, az RFIO tűn RFOP = +10 dBm, az RFIO tűn RFOP = 0 dBm, az RFIO tűn RFOP = -1 dBm, az RFIO tűn	- - - - - -	130 95 45 33 20 16.	- - - - - -	mA mA mA mA mama

Ebben az oktatóanyagban két Arduino Nano és két logikai szint konvertert fogunk használni a modullal való kommunikációhoz. Az Arduino nano-kat használjuk, mert a beépített belső szabályozó nagyon hatékonyan tudja kezelni a csúcsáramot. Az alábbi hardver szakasz Fritzing-diagramja ezt világosan elmagyarázza Önnek.

MEGJEGYZÉS: Ha az áramellátás nem képes 130mA csúcsáramot biztosítani, az Arduino újraindulhat, vagy rosszabb esetben a modul nem tud megfelelően kommunikálni, ebben a helyzetben egy nagy értékű, alacsony ESR-rel rendelkező kondenzátor javíthatja a helyzetet

RFM69 modul kitűzők és leírás

Címke	Funkció	Funkció	Címke
HANGYA	RF jel kimenet / bemenet.	Teljesítmény föld	GND
GND	Antenna föld (ugyanaz, mint az elektromos föld)	Digitális I / O, szoftver konfigurálva	DIO5
DIO3	Digitális I / O, szoftver konfigurálva	A trigger bemenet visszaállítása	RST
DIO4	Digitális I / O, szoftver konfigurálva	SPI Chip kiválasztott bemenet	NSS
3.3V	3,3 V táp (legalább 130 mA)	SPI Óra bemenet	SCK
DIO0	Digitális I / O, szoftver konfigurálva	SPI Adatbevitel	MOSI
DIO1	Digitális I / O, szoftver konfigurálva	SPI adatkimenet	MISO
DIO2	Digitális I / O, szoftver konfigurálva	Teljesítmény föld	GND

Egyedi fejlesztési tanács előkészítése

Amikor megvettem a modult, nem került hozzá kenyérlemez-kompatibilis breakout-tábla, ezért úgy döntöttünk, hogy elkészítek egyet. Ha esetleg ugyanezt kell tennie, akkor csak kövesse a lépéseket. Vegye figyelembe azt is, hogy nem kötelező ezeket a lépéseket követnie, egyszerűen forraszthatja a vezetékeket az RF modulra, és csatlakoztathatja őket a kenyérlapra, és ez még mindig működne. Csak azért követem ezt az eljárást, hogy stabil és robusztus beállítást kapjak.

1. lépés: Készítse elő az RFM69HCW modul sémáit

3. lépés: Készítsen elő egy NYÁK-t, követem ezt a házi készítésű NYÁK oktatóanyagot. Rézlemezre nyomtattam a lábnyomot, és a marató oldatba ejtettem

4. lépés: Kövesse a táblákra vonatkozó eljárást, és forrassza a modult a lábnyomhoz. Forrasztás után mindkét modulom így néz ki az alábbiakban

Az RFM69HCW RF modul kihúzását az alábbi ábra mutatja

Szükséges anyagok

Az alábbiakban felsoroljuk azokat a dolgokat, amelyekre szüksége lesz a modullal való kommunikációhoz

• Két RFM69HCW modul (megfelelő frekvenciákkal):
  • 434 MHz (WRL-12823)
• Két Arduino (Arduino NANO-t használok)
• Két logikai szint konverter
• Két kitörő tábla (egyedi gyártmányú táblát használok)
• Nyomógomb
• Négy LED
• Egy 4,7K-os ellenállás négy 220 Ohm-os ellenállás
• Jumper huzalok
• Zománcozott rézhuzal (22AWG) az antenna elkészítéséhez.
• És végül forrasztás (ha még nem tetted meg)

Hardver kapcsolat

Ebben az oktatóanyagban Arduino nano-t használunk, amely 5 voltos logikát használ, de az RFM69HCW modul 3,3 voltos logikai szinteket használ, amint az a fenti táblázatban jól látható, így két eszköz megfelelő kommunikációjához a logikai szint konverter kötelező, az alábbi fritzing diagram megmutattuk, hogyan kapcsolhatja össze az Arduino nano-t az RFM69 modulhoz.

Fritzing Diagram Sender Node

Csatlakozási táblázat küldő csomópont

Arduino Pin	RFM69HCW csap	I / O csapok
D2	DIO0	-
D3	-	TAC_SWITCH
D4	-	LED_GREEN
D5	-	LED_RED
D9	-	LED_BLUE
D10	NSS	-
D11	MOSI	-
D12	MISO	-
D13	SCK	-

Fritzing diagram vevő csomópont

Csatlakozási tábla vevő csomópont

Arduino Pin	RFM69HCW csap	I / O csapok
D2	DIO0	-
D9	-	VEZETTE
D10	NSS	-
D11	MOSI	-
D12	MISO	-
D13	SCK	-

A vázlat futtatása

Ebben az oktatóanyagban fel fogunk állítani két Arduino RFM69 csomópontot, és rábírjuk őket arra, hogy kommunikáljanak egymással. Az alábbi részben megtudhatjuk, hogyan lehet a modult üzembe helyezni az RFM69 könyvtár segítségével, amelyet Felix Rusu, a LowPowerLab munkatársa írt.

A könyvtár importálása

Remélhetőleg korábban elvégeztél egy kis Arduino programozást, és tudod, hogyan kell telepíteni a könyvtárat. Ha nem, ellenőrizze ennek a linknek a.zip könyvtár importálása szakaszát

Csatlakoztassa a csomópontokat

Csatlakoztassa a Küldő csomópont USB-jét a számítógépéhez, új COM-portot kell hozzáadni az Arduino IDE "Eszközök / Port" listájához, töltse le, majd csatlakoztassa a Vevő csomópontot, és egy másik COM-portnak kell megjelennie az Eszközök / Portlista, szintén írja le, a portszám segítségével feltöltjük a vázlatot a feladó és a vevő csomópontjára.

Két Arduino ülés megnyitása

Nyisson meg két Arduino IDE munkamenetet úgy, hogy az első munkamenet betöltődése után kattintson duplán az Arduino IDE ikonra. Két Arduino munkamenet megnyitása kötelező, mert így megnyithat két Arduino soros monitor ablakot, és egyszerre figyelheti két csomópont kimenetét

A példa kód megnyitása

Most, amikor minden be van állítva, meg kell nyitnunk a példakódot mindkét Arduino munkamenetben, ehhez

Fájl> Példák> RFM6_LowPowerLab> Példák> TxRxBlinky

és kattintson rá a megnyitásához

A példakód módosítása

1. A kód teteje közelében keresse meg a #define NETWORKID parancsot, és állítsa 0-ra az értéket. Ezzel az azonosítóval valamennyi csomópontja kommunikálhat egymással.
2. Keresse meg a #define FREQUENCY módosítását, hogy megfeleljen a tábla frekvenciájának (az enyém 433_MHz).
3. Keresse meg a #define ENCRYPTKEY elemet, ez a 16 bites titkosítási kulcs.
4. Keresse meg a #define IS_RFM69HW_HCW parancsot, és törölje a megjegyzést, ha RFM69_HCW modult használ
5. Végül keresse meg a #define NODEID elemet, alapértelmezés szerint vevőnek kell lennie

Most töltse fel a kódot a korábban beállított vevő csomópontjára.

Ideje módosítani a Feladó csomópont vázlatát

Most a #define NODEID makróban módosítsa SENDER értékre, és töltse fel a kódot a Sender Node-ra.

Ennyi, ha mindent helyesen tettél, akkor két teljes működő modell készen áll a tesztelésre.

A példa vázlat kidolgozása

A vázlat sikeres feltöltése után megfigyelheti a piros LED-et, amely össze van kapcsolva az Arduino D4 tűjével, most nyomja meg a gombot az Eladó csomópontban, és megfigyelheti, hogy a piros LED kialszik és a zöld az Arduino D5 érintkezőjéhez csatlakoztatva az alábbi képen látható módon világít

Megfigyelheti a Button Pressed gombot is! szöveget a soros monitor ablakban az alábbiak szerint

Most figyelje meg a küldő csomópont D9 érintkezőjéhez csatlakoztatott kék LED-et, amely kétszer villogni fog, és a fogadó csomópont Soros figyelő ablakában a következő üzenetet fogja megfigyelni, valamint a kék LED-et, amely a a vevő csomópont kigyullad. Ha a fenti üzenetet látja a vevő csomópont Serial Monitor ablakában, és ha a LED világít is, gratulálunk! Sikeresen kommunikálta az RFM69 modult az Arduino IDE-vel. A bemutató teljes működése megtalálható az oldal alján található videóban is.

Összességében ezek a modulok nagyszerűnek bizonyulnak meteorológiai állomások, garázskapuk, jelző nélküli vezeték nélküli szivattyúvezérlő, drónok, robotok, macskák építéséhez… az ég a határ! Remélem, megértette a bemutatót, és élvezettel készített valami hasznosat. Ha bármilyen kérdése van, kérjük, hagyja a megjegyzés rovatban, vagy használja a fórumokat egyéb technikai kérdésekhez.