Radiowy port szeregowy z modułem Thyone-I

Zastosowany moduł radiowy Thyone-I jest jednym z najmniejszych i najłatwiejszych w aplikacji rozwiązań komunikacyjnych. Jego wygląd pokazuje fotografia 1. Moduł bazuje na kontrolerze nRF52840 i dzięki niewielkim rozmiarom (8×12×2 mm), małej liczbie niezbędnych elementów zewnętrznych oraz prostej konfiguracji jest ciekawą alternatywą dla innych rozwiązań komunikacji radiowej. W zależności od warunków, konfiguracji i aplikacji możliwe jest uzyskanie zasięgu do 750 m przy transferze do 400 kbps.

Fotografia 1. Moduł Thyone-I (za notą Wurth Elektronik)

Opisany układ rozszerza zestaw rozwiązań komunikacyjnych zachowujących zgodność z podstawką XBee. Domyślnie, bez dodatkowej konfiguracji, Thyone-I obsługuje post szeregowy o parametrach 115200,8,N,1.

Budowa i działanie

Schemat układu został pokazany na rysunku 1. Moduł radiowy RM zasilany jest napięciem 3,3 V z podstawki zgodnej z Xbee. Interfejs UART, oprócz złącza Xbee, dodatkowo jest wyprowadzony na złącze PH UART wraz z zasilaniem. Ułatwia to zastosowanie w systemach pozbawionych podstawki XBee.

Rysunek 1. Schemat elektryczny modułu

Zasilanie modułu jest odsprzęgane przez FB, C2, CE1. Diody LTX, RTX sygnalizują aktywną transmisję. Przycisk RES umożliwia restartowanie modułu. Moduł ma wbudowaną antenę, do której sygnał doprowadzony jest ze stopnia wyjściowego poprzez kondensator C1. Zwora BOOT wprowadza moduł w tryb programowania wewnętrznej pamięci.

Thyone-I ma dwa tryby pracy wybierane zworą MODE. W podstawowej konfiguracji moduł wykorzystuje tylko sygnały DIN, DOUT (TXD, RXD) portu szeregowego, do realizacji transmisji bez potwierdzenia sprzętowego. W aplikacjach, gdzie zależy nam na dużej niezawodności transmisji, należy wykorzystać sygnały potwierdzenia sprzętowego CTS i RTS. Sygnały doprowadzone są do wyprowadzeń XBEE poprzez zworę HS (0 V, SMD0402), umożliwiającą krosowanie sygnałów CTS i RTS, w zależności od posiadanej płytki bazowej (zwarte 12 i 34 lub 13 i 24). Do złącza Xbee doprowadzone są także sygnały BUSY, WAKE, RES.

Dwa pierwsze mogą zostać rozłączone po usunięciu zworek (0 V, SMD0402). Thyone-I ma dwa tryby pracy: Transparent (TM) i Command (CM), które wybierane są położeniem zwory MODE. Zwarcie zwory do zasilania VRF uaktywnia tryb TM, w którym moduł pracuje jako radiowy link UART z parametrami 115200,8,N,1 lub innymi ustawionymi w trybie CM. W trybie CM (zwora zdjęta) uzyskujemy możliwość pełnej konfiguracji funkcjonalności modułu opisanych w dokumentacji 2611011021000_Thyone-I 2611011021000 Manual_rev1.pdf.

Montaż i uruchomienie

Układ zmontowany jest na dwustronnej płytce drukowanej, której schemat został pokazany na rysunku 2. Montaż modułu nie jest skomplikowany i nie wymaga szczegułowego opisu, zmontowany moduł pokazano na fotografii tytułowej.

Rysunek 2. Schemat płytki PCB, wraz z rozmieszczeniem elementów

Do uruchomienia modułu przydatny będzie konwerter XBee_PC (AVT5513). Po umieszczeniu modułu w płytce XBee_PC możemy podłączyć go do komputera PC.

Oczywiście do realizacji transmisji potrzebne są dwa komplety Xbee_PC/Xbee_Thyone-I. W każdym z modułów musi być założona zwora TM. Następnie należy uruchomić terminale komunikacji szeregowej, ustawić parametry portu na 115200,8,N,1. Wysyłając znaki pomiędzy terminalami, możemy sprawdzić komunikację. Diody led LTX i LTX potwierdzą aktywną komunikację i działanie linku radiowego z uwzględnieniem ograniczeń trybu TM.

Do szybkiej konfiguracji, zmiany parametrów transmisji, wyboru kanałów RF służy udostępnione przez Wurth Elektronik oprogramowanie Smart Commander (rysunek 3).

Rysunek 3. Oprogramowanie konfiguracyjne Smart Commander

Oczywiście moduł może być skonfigurowany w systemie przez współpracujący mikrokontroler. Interesującym podejściem Wurth Elektronik do aplikacji modułu Thyone-I jest możliwość elastycznego dopasowania do potrzeb klienta. Moduł może być dostarczany z niestandardową konfiguracją bazującą na aktualnym oprogramowaniu np. z innymi domyślnymi parametrami portu szeregowego itp., z oprogramowaniem dostosowanym do potrzeb klienta lub wręcz z oprogramowaniem opracowanym i dostarczonym przez klienta.

Adam Tatuś
adam.tatus@ep.com.pl