wersja mobilna | kontakt z nami

Moduły komunikacyjne IoT

Numer: Kwiecień/2016

W artykule przedstawiono projekt dwóch modułów do komunikacji radiowej umożliwiających transmisję danych w aplikacjach IoT i nie tylko. Pierwszy to popularny moduł ESP8266 umożliwiający łączność przez sieć Wi-Fi. Drugim jest Bluetooth BLE4 z komunikacją radiową w standardzie "niskomocowego" interfejsu Bluetooth, oparty o moduł RN4020. Rekomendacje: moduły są zgodne mechanicznie ze standardem XBee, co ułatwia ich zastosowanie w szeregu płytek uruchomieniowych min.: Raspberry PI (AVT1854 z EP6/15), Launchpad (AVT5476 z EP11/14), Arduino itd. BT41 i Wi-Fi uzupełniają zestaw modułów komunikacyjnych opisanych w EP9/15 (kity AVT5513).

Pobierz PDFMateriały dodatkowe

Internet rzeczy stał się rzeczywistością, więc nie ma na co czekać i warto wprowadzić swoje aplikacje w nową rzeczywistość. Oba prezentowane moduły mają wsparcie programowe skracające czas niezbędny od pomysłu do jego realizacji.

Schemat ideowy płytki rozszerzenia Wi-Fi pokazano na rysunku 1. Bazuje on na module ESP8266v7. Wybrana go ze względu na niską ceną, dostępność, wbudowaną antenę oraz możliwość przyłączenia anteny zewnętrznej za pomocą typowego wtyku UFL.

Rysunek 1. Schemat ideowy modułu Wi-Fi

Rysunek 2. Schemat ideowy interfejsu Bluetooth

Komunikacja z modułem odbywa się poprzez port szeregowy DIN/DOUT. Możliwe jest wykorzystanie kilku pinów GPIO wbudowanego procesora (np. w aplikacjach samodzielnych, bez zewnętrznego procesora). Zwora UPD służy do wprowadznia modułu w tryb aktualizacji oprogramowania (zwarte 2-3).

Schemat płytki rozszerzenia Bluetooth zamieszczono na rysunku 2. Jej najważniejszym elementem jest moduł RN4020 firmy Microchip. Moduł ma certyfikację Bluetooth, wbudowany stos BLE4.0. Komunikacja odbywa się poprzez port szeregowy.

Istnieje możliwość aktualizowania oprogramowania przez UART oraz przez interfejs radiowy. Moduł ma API ułatwiające jego zastosowanie. Układ uzupełniają trzy LED sygnalizujące stan pracy: CN połączenie, EV zdarzenie (w trybie MLDP), WK aktywność modułu.

Rysunek 3. Schemat montażowy interfejsu Wi-Fi

Rysunek 4. Schemat montażowy interfejsu Bluetooth

Dodatkowo, wyprowadzono sygnały WK (WAKESW) wybudzania modułu z trybu Deep Sleep (aktywny poziom wysoki) oraz CMD włączający tryb Command/MLDP (opadające zbocze wprowadza RN4020 w tryb Command).

Oba moduły zmontowano na dwustronnych płytkach drukowanych. Rozmieszczenie elementów przedstawiają rysunki 3 oraz 4. Zmontowane moduły przedstawiono na fotografiach 5 i 6.

Dla szybkiego sprawdzenie poprawności działania modułu Wi-Fi możemy połączyć go z płytką bazową konwertera XBee_PC lub dowolną inną zgodną z 3,3 V oraz zasilaczem 3,3 V/300 mA. Do komunikacji z ESP będzie potrzebny terminal znakowy.

Fotografia 5.Zmontowana płytka rozszerzenia Wi-Fi

Fotografia 6. Zmontowana płytka rozszerzenia Bluetooth

Po połączeniu układu, restarcie, ustawieniu terminala (115200, 8, n, 1) wpisujemy komendę AT+RST. Moduł zostanie zrestartowany oraz potwierdzi gotowość za pomocą komunikatu OK. Komendą AT+GMR sprawdzamy wersję oprogramowania (możliwe i polecane jest uaktualnienie np. programem ESP FLASH Download TOOL, XTCOM_Utility lub innymi przeznaczonymi dla ESP).

Komenda AT+CWMODE=3, załącza tryb pracy klient i punkt dostępowy Wi-Fi. Komenda AT+CWLAP? wyświetla listę dostępnych sieci Wi-Fi. Zalogowanie do sieci umożliwia komenda AT+CWJAP= "nazwasieci", "hasło". Sprawdzenie uzyskanego IP następuje komendą AT+CIFSR.

Wykaz elementów

Moduł Wi-Fi

R1...R3: 1 kΩ /5% (SMD 0805)
C1: 0,1 µF (SMD 0805, X7R)
C2: 10 µF (SMD 0805, X7R)
M1: moduł ESP8266 ver 7
RM: złącza szpilkowe 2 mm, SIP10
UPD: złącze szpilkowe 2,54 mm, SIP3 + zwora

Moduł Bluetooth

R1: 10 kΩ/5% (SMD 0805)
R2...R4: 330 Ω/5% (SMD 0805)
C1: 0,1 µF (SMD 0805, X7R)
C2: 10 µF (SMD 0805, X7R)
CN, EV, WK: dioda LED (SMD 0805)
J1: złącze SIP 2,54 mm
M1: moduł BLE RN4020
RM: złącze szpilkowe 2 mm, SIP10

Możliwa jest też aktualizacja oprogramowania przez Wi-Fi. Odpowiada za to komenda AT+CIUPDATE. Po pomyślnej aktualizacji moduł jest restartowany i ponownie automatycznie logowany do sieci określonej przy konfiguracji. Wersję po aktualizacji sprawdzamy komendą AT+GMR. Przykładową komunikację testową z ESP przedstawia rysunek 7.

Podobnie jest z modułem Bluetooth. Do wstępnego sprawdzenia ponownie będzie potrzebna płytka XBee_PC oraz terminal. Po przyłączeniu modułu należy wybudzić go z trybu uśpienia poprzez zwarcie WK z +3,3 V. Zostanie to potwierdzone zaświeceniem się diody WK.

Następnie, w terminalu należy wstępnie skonfigurować RN4020 wprowadzając go w tryb poleceń CMD (opadające zbocze sygnału CMD). W terminalu zostanie to potwierdzone wyświetleniem tekstu "CMD". Domyślnymi ustawieniami UART są 115200, 8, N, 1.

Rysunek 7. Przykładowa konfiguracja XBee Wi-Fi

Rysunek 8. Konfigurowanie i parowanie BT41

Można je oczywiście przystosować do możliwości systemu, komendą SB, <0-7> (gdzie 0=2400,1=9600...7=921600). Następnie. warto nadać urządzeniu własną nazwę w sieci Bluetooth poleceniem S-,<nazwa>, np. S,BT41 oraz nadać nazwę modułu poleceniem SN,<nazwa>, np. SB,BT41.

Od tej chwili można sprawdzić za pomocą np. smartfona, czy nasz moduł zgłosi się w sieci. Po wybraniu parowania w terminalu zostanie wyświetlone hasło dostępowe i możliwe będzie połączenie urządzeń (rysunek 8). Poprawne połaczenie potwierdzone jest także zaświeceniem diody CN, na płytce modułu.

Jeżeli wszystko wstępnie zadziałało, nie pozostaje nic innego jak wybór medium komunikacyjnego IoT i przejście do stworzenia własnego urządzenia dostępnego z całego świata.

Adam Tatuś, EP

Pozostałe artykuły

Radar ultradźwiękowy

Numer: Sierpień/2016

Prezentowane urządzenie to radar wykorzystujący fale ultradźwiękowe. Reaguje, gdy w jego zasięgu pojawi się obiekt wykonany z dowolnego materiału odbijającego dźwięki. Wyróżnia się tym, że współpracuje z czujnikami ultradźwiękowymi stosowanymi w motoryzacji, do systemów wspomagających parkowanie. Czujniki te są estetyczne, hermetyczne i łatwe w montażu, dzięki czemu urządzenie znajdzie wiele zastosowań. Rekomendacje: czujnik ...

Stacjonarny odtwarzacz audio Media PI

Numer: Sierpień/2016

W artykule przedstawiono stacjonarny odtwarzacz plików audio oparty o Raspberry PI. Podstawowym założeniem przy projektowaniu układu była prostota użytkowania i całkowita samodzielność urządzenia. Dzięki zastosowaniu dystrybucji Openelec, uruchomienie odtwarzacza sprowadza się do zainstalowania obrazu systemu na karcie SD. Rekomendacje: estetyczny, funkcjonalny odtwarzacz audio, który może uatrakcyjnić niejeden ? zwłaszcza starszy ...

Sterownik z modułem komunikacyjnym GSM

Numer: Sierpień/2016

Nieskomplikowane w obsłudze urządzenie, którym można sterować wysyłając wiadomości SMS. Do dyspozycji są dwa wyjścia z możliwością załączenia czasowego oraz dwa wejścia z funkcją alarmu. Rekomendacje: urządzenie może być szczególnie przydatne w okresie wakacyjnym. Umożliwi symulowanie obecności domowników oraz może powiadamiać np. o wejściu do mieszkania.

Komputer samochodowy Mee 2.0 (2)

Numer: Sierpień/2016

W poprzedniej części omówiliśmy ważniejsze części oprogramowania, w tym obsługę wyświetlacza TFT. Najwyższy czas na opisanie budowy komputera, pokazanie schematów ideowych oraz dołączenia do instalacji samochodu i sposobu jego obsługi.

Stereofoniczna, cyfrowa linia opóźniająca

Numer: Lipiec/2016

Niegdyś linie opóźniające budowało się z zastosowaniem sprężyn i przetworników elektromechanicznych. Współcześnie do ich konstrukcji można zastosować układy cyfrowe, co daje nieporównywalnie większe możliwości. Można nie tylko opóźniać sygnał, ale również wprowadzać dodatkowe efekty akustyczne. Opisywane urządzenie to moduł linii opóźniającej, który przyda się przy tworzeniu własnych konstrukcji. Jest przy tym nieskomplikowany ...

Mobilna
Elektronika
Praktyczna

Elektronika Praktyczna

Sierpień 2017

PrenumerataePrenumerataKup w kiosku wysyłkowym

Elektronika Praktyczna Plus

lipiec - grudzień 2012

Kup w kiosku wysyłkowym