Moduł LoRa zgodny z XBee

Moduł XBee-LoRa rozszerza zestaw opisanych w EP rozwiązań komunikacyjnych zachowujących zgodność z podstawką XBee. Moduł E32-868T20S firmy Ebyte, którego wygląd pokazano na fotografii 1, odpowiada za realizację transmisji szeregowej UART w paśmie ISM 866 MHz z modulacją LoRa. Można śmiało nazwać go radiowym odpowiednikiem konwerterów UART/USB FTDI. Dzięki zastosowaniu modemu E32, w łatwy sposób można zwiększyć funkcjonalność istniejącego projektu z procesorem bez wbudowanej komunikacji bezprzewodowej. Zdalne monitorowanie lub sterowanie przeniesie aplikację w świat IoT i jest możliwe dosłownie w ciągu kilku minut.

Fotografia 1. Moduł E32-868T20S

Budowa i działanie

Schemat modułu został pokazany na rysunku 1. Moduł RMX typu E32-868T20S jest zasilany napięciem 3,3 V z podstawki zgodnej z XBee.

Rysunek 1. Schemat modułu Xbee-LoRa

Do komunikacji służy interfejs UART. Dioda AUX sygnalizuje aktywną komunikację. Modem wyposażony jest w gniazdo antenowe do bezpośredniego podłączenia anteny o impedancji 50 Ω pracującej w paśmie 868 MHz, zakończonej wtykiem żeńskim uFL. Zwory M0, M1 służą do konfiguracji modułu (stan 0 = zwora zwarta), zgodnie z tabelą 1.

Montaż i uruchomienie

Układ zmontowany jest na dwustronnej płytce drukowanej, której schemat został pokazany na rysunku 2.

Rysunek 2. Schemat płytki PCB

Do uruchomienia modułu przydatny będzie konwerter XBee-PC (AVT5513 [1]), po zamontowaniu modułu XBee-LoRa w płytce XBee-PC, możemy podłączyć ją do komputera.Fabryczne ustawienia modułu umożliwiają zestawienie radiowego linku UART bez dodatkowej konfiguracji. W tym celu, parę modemów łączymy z komputerem PC poprzez konwertery XBee-PC. Uruchamiamy dwa terminale szeregowe, z ustawieniami 9800,8,N,1 w trybie ANSI. Znaki wpisywane w jednym z terminali powinny pojawiać się w drugim i odwrotnie, transmisja powinna być sygnalizowana mignięciem diody AUX.

Komunikacja i konfiguracja

Jeżeli modemy działają na konfiguracji fabrycznej, można przejść do pobrania i instalacji oprogramowania konfiguracyjnego RF_Setting.exe (aktualna wersja w momencie pisania artykułu to v3.49) ze strony www.Ebyte.com. Przed uruchomieniem oprogramowania, należy zdjąć zwory M0, M1 wprowadzając modem w tryb konfiguracji. Po otwarciu portu szeregowego, do którego podłączony jest modem, pobieramy parametry ustawione fabrycznie GetParam, co pokazano na rysunku 3.

Rysunek 3. Oprogramowanie konfiguracyjne

W oprogramowaniu możemy skonfigurować takie parametry:

• prędkość portu UART UartRate: 1200...115200 bps,
• kontrolę parzystości Parity: 8N1, 8O1, 8E1, 8N1,
• prędkość komunikacji radiowej AirRate: 300...19200 bps,
• moc nadajnika Power: 10...20 dBm,
• korekcja poprawności danych FEC,
• tryb pracy modemu Transparent/Fixed (praca z adresacją),
• czas wybudzania WOR Timing,
• konfiguracja wyprowadzeń TXD, RXD, AUD: w trybie otwarty dren lub push-pull,
• adres modułu: 0...65535,
• kanał komunikacyjny Channel: 0x00...0x1F (częstotliwość 862 MHz + Channel × 1 MHz, domyślnie 868 MHz (0x06)).

Zmienione parametry zapisujemy przyciskiem SetParam, natomiast Preset wraca do ustawień fabrycznych modemu. Szczegółowy opis parametrów opisany jest w dokumentacji E32-868T20S_Usermanual_EN_v1.7.pdf, dołączonej do materiałów dodatkowych. Jeżeli modemy ustawione zostaną w tryb adresacji, tylko modem ze zgodnym kanałem i adresacją będzie odbierał transmitowane dane. Jeżeli adres zostanie ustawiony na 65535, modem będzie pracował w trybie rozgłoszeniowym Broadcast i wszystkie moduły ze zgodnym kanałem będą odbierały dane.

Modem można oczywiście konfigurować bez użycia oprogramowania. W dalszym ciągu musi pozostawać w trybie konfiguracji M0, M1 = 1, z parametrami portu szeregowego 9600,8,N,1. Obsługiwane są instrukcje konfiguracyjne, zestawione w tabeli 2. Znaczenie poszczególnych parametrów konfiguracyjnych zestawiono w tabeli 3.

Konfiguracji modemu można w celach testowych dokonać po zmianie programu terminala na Realterm lub inny, który umożliwia wysłanie sekwencji kontrolnej (hex). Przykładową komunikację podczas konfiguracji modemu pokazano na rysunku 4. W identyczny sposób modem jest konfigurowany podczas współpracy z mikroprocesorem.

Rysunek 4. Konfiguracja modemu w Realterm

W przypadku użycia modemu E32 należy pamiętać, że oprócz sprawdzania FEC, nie jest zapewniona żadna inna metoda zabezpieczania transmisji. Transmisja jest otwarta i możliwa do podsłuchania dowolnym innym modemem E32 pracującym z taką samą konfiguracją. Autoryzacja urządzeń i szyfrowanie przesyłanych danych, musi być wykonane w aplikacji sterującej.

Adam Tatuś, EP

[1] http://bit.ly/3Y3gmKg