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

Gra elektroniczna Snake

Numer: Listopad/2016

Niegdyś budowanie konsol do gier było zarezerwowane tylko dla potentatów branży rozrywki. Wymagało bowiem użycia podzespołów, które albo były niedostępne dla przeciętnego użytkownika, albo podzespoły i/lub oprogramowanie niezbędne do wykonania urządzenia tego typu były koszmarnie drogie przy zakupie do celów pojedynczego projektu. Współcześnie każdy elektronik konstruktor, który zna się na programowaniu i aplikacjach mikrokontrolerów ...

Przedwzmacniacz mikrofonowy o wysokiej jakości

Numer: Listopad/2016

Mimo popularności np. karaoke, rzadko kiedy przedwzmacniacz mikrofonowy jest wbudowany we współczesnym sprzęcie audio. Często, jeśli jest w niego wyposażona np. karta muzyczna komputera PC, to jest on przeznaczony do współpracy z tanimi mikrofonami pojemnościowymi. Niestety, zwykle parametry takiego wejścia odbiegają od oczekiwań oraz w większości wypadków uniemożliwiają zastosowanie mikrofonów z "górnej półki". Ten problem rozwiązuje ...

Zaawansowany, funkcjonalny termostat

Numer: Listopad/2016

Optymalne ustawienie termostatu polega na uzyskaniu kompromisu pomiędzy jak najmniejszą amplitudą zmian temperatury i jak najmniejszą częstotliwością włączania urządzenia, którym steruje termostat. Dlatego zwykle określonej temperaturze towarzyszy zakres dopuszczalnych zmian temperatury nazywany histerezą. Można też po prostu określić temperatury graniczne: minimalną i maksymalną. Prezentowany termostat pozwala na ustawienie parametrów ...

Nieskomplikowany termometr-rejestrator

Numer: Listopad/2016

Wiedza o aktualnej temperaturze jest informacją, z której korzystamy na co dzień i to wielokrotnie. Niekiedy jednak oprócz wiedzy o aktualnej temperaturze, równie przydatna jest informacja o jej wahaniach w dłuższym przedziale czasu. Termometr-rejestrator zapamiętuje te zmiany, a następnie zapisane pomiary można obejrzeć jako wykres liniowy temperatury w funkcji czasu. Całe urządzenie składa się z 10 elementów. Jest małe, przystosowane ...

Sterownik silnika do napędu

Numer: Październik/2016

Prezentowane urządzenie służy do sterowania silnikiem prądu stałego i umożliwia jego pracę w obu kierunkach obrotu przy regulowanej prędkości obrotowej. Sterownik wyposażono w funkcjonalność łagodnego startu, z zatrzymaniem za pomocą krańcówek, po określonym czasie lub w wypadku przeciążenia.Rekomendacje: dzięki swojej funkcjonalności sterownik może pełnić funkcję np. sterownika napędu bramy, rolety i innych.

Mobilna
Elektronika
Praktyczna

Elektronika Praktyczna

Styczeń 2018

PrenumerataePrenumerataKup w kiosku wysyłkowym

Elektronika Praktyczna Plus

lipiec - grudzień 2012

Kup w kiosku wysyłkowym