پروژه اتصال ماژول LoRa SX1276 و میکروکنترلر STM32

blog
smem
۱۴۰۳-۱۱-۰۶
8 دقیقه

در این مطلب، روش اتصال ماژول LoRa SX1276 و میکروکنترلر STM32 Bluepill را مورد بررسی قرار می دهیم. ماژول LR1276UA-A-915 از آی‌سی SX1276 استفاده می‌کند و بر روی فرکانس 915 مگاهرتز کار می‌کند. با استفاده از پرش فرکانس (Frequency Hopping)، انتقال سیگنال را منتقل می‌کند و محدوده 915 مگاهرتز را پوشش می‌دهد. ماژول LoRa LR1276/SX1276 با پروتکل ارتباطی SPI کار می‌کند، بنابراین می‌توان از آن در کنار هر میکروکنترلری که از SPI پشتیبانی می‌کند استفاده کرد. ماژول SX1276 یا LR1276 را می‌توان به راحتی به تراشه STM32F103 متصل کرد.

در این مطلب، دو مثال را بررسی می‌کنیم. در مثال اول، یک پیام ساده “Hello World” از فرستنده LoRa به گیرنده ارسال می‌کنیم. اما در مثال دوم، داده‌های سنسور را به صورت بی‌سیم ارسال خواهیم کرد. سنسور دمای رطوبت DHT11 برای کاربرد آزمایشی مناسب است. فرستنده STM32 LoRa داده‌های سنسور را به گیرنده STM32 LoRa ارسال می‌کند.

قطعات موردنیاز

فهرست قطعات موردنیاز در زیر آورده شده است.

  • ۲ عدد میکروکنترلر STM32
  • ۲ عدد ماژول LoRa LR1276/SX1276
  • ۱ عدد سنسور DHT11
  • ۲ عدد باتری لیتیومی 7V
  • ۱ عدد نمایشگر OLED با اندازه 96 اینچ و I2C
  • ۰ عدد جامپر
  • ۱ عدد برد بورد

ماژول LoRa LR1276/SX1276

ماژول LR1276 بااستفاده از SX1276 طراحی شده است. SX1276 دارای مودم طیف گسترده LoRa است که قادر به دستیابی به برد بسیار طولانی‌تری نسبت به سیستم‌های موجود مبتنی بر مدولاسیون FSK یا OOK است. در حداکثر نرخ داده LoRa، حساسیت آن 8 دسی‌بل بهتر از FSK است و با استفاده از قطعات کم‌هزینه مثل 2Oppm XTAL  می‌تواند حساسیت گیرنده را تا بیش از 20 دسی‌بل در مقایسه با FSK بهبود بخشد.

ماژول LoRa LR1276/SX1276

LoRa پیشرفت‌های قابل‌توجهی در قابلیت انتخاب (Selectivity) و مسدودکردن (Blocking) عملکرد دارد و قابلیت اطمینان ارتباطات را بهبود می‌بخشد. برای داشتن حداکثر انعطاف، کاربر می‌تواند پهنای باند مدولاسیون طیف گسترده (BW)، ضریب یا عامل گسترش (SF) و نرخ تصحیح خطا (CR) انتخاب کند. یکی دیگر از مزایای مدولاسیون طیف گسترده این است که هر عامل گسترش (spreading factor) عمود بر دیگری است به این معنی که چندین سیگنال ارسالی می‌توانند یک کانال را بدون تداخل اشغال کنند. این امر، امکان سازگاری ساده با سیستم‌های موجود مبتنی بر FSK را فراهم می‌کند. مدولاسیون استاندارد GFSK، FSK، 00K و GMSK نیز برای امکان سازگاری با سیستم‌ها یا استانداردهای موجود مانند MBUS بی‌سیم و IEEE 802.15.4g ارائه شده است.

ویژگی‌های LR1276/SX1276

مشخصات LR1276/SX1276 عبارت است از:

  • مودم LoRa
  • حداکثر توان لینک 168 دسی‌بل
  • خروجی RF ثابت +20 dBm با منبع ولتاژ  100 mW
  • PA با راندمان بالای 14+ دسی‌بل
  • نرخ بیت قابل‌برنامه‌ریزی تا 300 کیلوبیت بر ثانیه
  • حساسیت بالا: تا 148- دسی‌بل
  • نقطه برخورد درجه سوم بالا IIP3 = -11 dBm
  • ایمنی مسدودکننده عالی
  • ولتاژ کاری 1.8 تا 3.7 ولت
  • جریان RX کم 9.9 میلی‌آمپر، نگهداشت رجیستر 200 نانوآمپر
  • ترکیب‌گر (Synthesizer)کاملاً یکپارچه با رزولوشن 61 هرتز
  • مدولاسیون FSK، GFSK، MSK، GMSK، LoRaTM و 00K
  • همگام‌سازی بیت داخلی برای بازیابی ساعت
  • تشخیص Preamble
  • محدوده دینامیکیRSSI به‌اندازه 127 دسی‌بل
  • سنس RF خودکار و CAD با AFC فوق‌سریع
  • موتور بسته (Packet Engine) تا 256 بایت با CRC
  • سنسور دمای داخلی و نشانگر کم‌بودن باتری

کاربردها

کاربردهای LR1276/SX1276 در ادامه ذکر شده است:

  • کنتور هوشمند
  • اتوماسیون خانه و ساختمان
  • سیستم‌های هشدار و امنیت بی‌سیم
  • نظارت و کنترل صنعتی
  • سیستم آبیاری از راه دور

پین‌های LR1276/SX1276

ماژول Gplus-IoT LoRa LR1276 در مجموع دارای 18 پین است که عملکرد آن‌ها در جدول زیر آورده شده است:

پین‌های LR1276/SX1276

طراحی بریک‌اوت بردLR1276

تراشه Gplus-IoT LR1276 از نظر اندازه بسیار کوچک است، بنابراین ارتباط آن با هر کنترلی بسیار دشوار است. در نتیجه، با استفاده از نرم‌افزار EasyEDA یک برد کوچک طراحی و آن را به PCB تبدیل کرده‌ایم. طرح PCB چیزی شبیه شکل زیر است.

طراحی بریک‌اوت بردLR1276

فایل Gerber برای PCB در زیر آورده شده است. به‌سادگی می‌توانید فایل Gerber را دانلود کنید و PCB را بسازید.

می‌توانید از این فایل Gerber برای سفارش PCB باکیفیت بالا برای این پروژه استفاده کنید.

تراشه SX1276

سپس، تراشه LR1276 را به PCB لحیم می‌کنیم. تراشه SX1276 فاصله بسیار کمی بین دو پین متوالی دارد؛ بنابراین، نیاز به مهارت لحیم‌کاری بالایی برای اتصال قطعات دارد.

لحیم کردن تراشه LR1276

کتابخانه LoRa برای STM32

کتابخانه آردوینو LoRa توسط برد STM32F103 پشتیبانی نمی‌شود و به همین دلیل یک کتابخانه برای برد STM32F103 مخصوص Arduino IDE ساخته شد. کتابخانه STM32 LoRa برای ارسال و دریافت داده با استفاده از  LoRa استفاده می‌شود. برای دانلود کتابخانه به لینک زیر مراجعه کنید.

ارتباط Gplus-IoT LoRa LR1276/SX1276 با STM32

در ادامه، با شماتیک و اتصال Gplus-IoT LoRa LR1276/SX1276 با STM32 آشنا می‌شویم.

در این مرحله، ماژول LoRa LR1276/SX1276 را با برد STM32F103C وصل می‌کنیم و یک دستگاه گیرنده/فرستنده ساده STM32 LoRa می‌سازیم. ارتباط بین SX1276 و STM32F103 به‌صورت جدول زیر است:

ارتباط Gplus-IoT LoRa LR1276/SX1276 با STM32

ارتباط Gplus-IoT LoRa LR1276/SX1276 با STM32

شماتیک در شکل زیر آورده شده است. می‌توانید این دو مدار را روی برد بورد مونتاژ کنید. یکی از مدارها به‌عنوان فرستنده و دیگری به‌عنوان گیرنده عمل خواهد کرد.

مدار فرستنده و گیرنده

مدار فرستنده و گیرنده

کد فرستنده در ادامه آورده شده است:

کد گیرنده نیز به صورت زیر است:

تست و نتایج

پس از آپلود کد، Serial Monitor را برای فرستنده و گیرنده باز کنید. فرستنده داده‌هایی را ارسال می‌کند که توسط گیرنده دریافت می‌شود.

پروژه اتصال ماژول LoRa SX1276 و میکروکنترلر STM32

ارسال داده‌های سنسور به‌صورت بی‌سیم با استفاده از ماژول LoRa

اکنون مثال دوم را مرور می‌کنیم. در این مثال، SX1276 را با سنسور STM32 و DHT11 به مدار فرستنده متصل خواهیم کرد. DHT11 یک سنسور دیجیتالی فوق‌العاده و کم‌هزینه برای دما و رطوبت است. این دستگاه از یک سنسور خازنی رطوبت و یک ترمیستور برای اندازه‌گیری هوای اطراف استفاده می‌کند و یک سیگنال دیجیتال را روی پین داده پخش می‌کند. عملکرد سنسور نیازی به اتصال آنالوگ ندارد، بلکه اگر به یک پین دیجیتال متصل باشد، خروجی می‌دهد. اطلاعات سنسور DHT11 را به‌صورت بی‌سیم از فرستنده STM32 LoRa به گیرنده STM32 LoRa ارسال می‌کنیم.

ارسال داده‌های سنسور به‌صورت بی‌سیم با استفاده از ماژول LoRa

ارسال داده‌های سنسور به‌صورت بی‌سیم با استفاده از ماژول LoRa

در قسمت گیرنده، یک صفحه‌نمایش 0.96 اینچی I2C OLED را به مدار اضافه می‌کنیم. پین VCC و GND OLED را به ترتیب به پین‌های STM32 3.3V و GND وصل می‌کنیم. سپس پین‌های SDA و SCL OLED را به ترتیب به PB7 و PB6 OLED متصل می‌کنیم.

کد فرستنده و گیرنده LoRa LR1276/SX1276 STM32 در زیر آورده شده است. این کدها به کتابخانه‌های زیر نیاز دارد. همه این کتابخانه‌ها را دانلود کرده و از طریق Library Manager اضافه کنید.

  1. کتابخانه DHT11: https://github.com/adafruit/DHT-sensor-library
  2. کتابخانه Adafruit GFX: https://github.com/adafruit/Adafruit-GFX-Library
  3. کتابخانه Adafruit SSD1306: https://github.com/adafruit/Adafruit_SSD1306

کد فرستنده به‌صورت زیر است:

کد گیرنده نیز در ادامه آورده شده است:

تست و نتایج

پس از آپلود کد در مدار فرستنده و گیرنده، فرستنده LoRa شروع به کار می‌کند. این بدان معناست که مدار فرستنده داده‌های دمای رطوبت را از سنسور DHT11 خوانده و به‌صورت بی‌سیم ارسال می‌کند.

فرستنده LoRa

فرستنده LoRa

در سمت گیرنده، LoRa داده‌ها را به‌صورت بی‌سیم دریافت می‌کند. داده‌های دریافتی روی صفحه‌نمایش OLED نمایش داده می‌شود. هر زمان که بسته داده دریافت شود، مقدار دما و رطوبت به‌روز می‌شود.

تصویر مدار گیرنده

تصویر مدار گیرنده

به‌این‌ترتیب، می‌توانیم با کمک میکروکنترلر STM32F103C بین دو ماژول Gplus-IoT LR1276 یا Generic SX1276 LoRa ارتباط نقطه‌به‌نقطه برقرار کنیم.

منبع: how2electronics

اطلاعات
1
0
لینک و اشتراک
profile

مریم میریان

متخصص الکترونیک

مقالات بیشتر
slide

پالت | بازار خرید و فروش قطعات الکترونیک

قطعات اضافه و بدون استفاده همیشه یکی از سرباره‌‌های شرکتها و طراحان حوزه برق و الکترونیک بوده و هست. پالت سامانه‌ای است که بصورت تخصصی اجازه خرید و فروش قطعات مازاد الکترونیک را فراهم می‌کند. فروش در پالت
family

آیسی | موتور جستجوی قطعات الکترونیک

سامانه آی سی سیسوگ (Isee) قابلیتی جدید و کاربردی از سیسوگ است. در این سامانه سعی شده است که جستجو، انتخاب و خرید مناسب تر قطعات برای کاربران تسهیل شود. وقتی شما در این سامانه، قطعه الکترونیکی را جستجو می‌کنید؛ آی سی به سرعت نتایج جستجوی شما در اکثر فروشگاه‌های آنلاین در حوزه قطعات الکترونیک را نمایش می‌دهد. جستجو در آیسی
family

فروشگاه سیسوگ

فروشگاه سیسوگ مجموعه ای متمرکز بر تکنولوژی های مبتنی بر IOT و ماژول های M2M نظیر GSM، GPS، LTE، NB-IOT، WiFi، BT و ... جایی که با تعامل فنی و سازنده، بهترین راهکارها انتخاب می شوند. برو به فروشگاه سیسوگ
family

سیسوگ فروم | محلی برای پاسخ پرسش‌های شما

دغدغه همیشگی فعالان تخصصی هر حوزه وجود بستری برای گفتگو و پرسش و پاسخ است. سیسوگ فروم یک انجمن آنلاین است که بصورت تخصصی امکان بحث، گفتگو و پرسش و پاسخ در حوزه الکترونیک را فراهم می‌کند. پرسش در سیسوگ فرم
become a writer

نویسنده شو !

سیسوگ با افتخار فضایی برای اشتراک گذاری دانش شماست. برای ما مقاله بنویسید.

ارسال مقاله
become a writer

نویسنده شو !

سیسوگ با افتخار فضایی برای اشتراک گذاری دانش شماست. برای ما مقاله بنویسید.

ارسال مقاله
خانواده سیسوگ

پالت | بازار خرید و فروش قطعات الکترونیک

قطعات اضافه و بدون استفاده همیشه یکی از سرباره‌‌های شرکتها و طراحان حوزه برق و الکترونیک بوده و هست. پالت سامانه‌ای است که بصورت تخصصی اجازه خرید و فروش قطعات مازاد الکترونیک را فراهم می‌کند.
family

آیسی | موتور جستجوی قطعات الکترونیک

سامانه آی سی سیسوگ (Isee) قابلیتی جدید و کاربردی از سیسوگ است. در این سامانه سعی شده است که جستجو، انتخاب و خرید مناسب تر قطعات برای کاربران تسهیل شود. وقتی شما در این سامانه، قطعه الکترونیکی را جستجو می‌کنید؛ آی سی به سرعت نتایج جستجوی شما در اکثر فروشگاه‌های آنلاین در حوزه قطعات الکترونیک را نمایش می‌دهد.
family

فروشگاه سیسوگ

فروشگاه سیسوگ مجموعه ای متمرکز بر تکنولوژی های مبتنی بر IOT و ماژول های M2M نظیر GSM، GPS، LTE، NB-IOT، WiFi، BT و ... جایی که با تعامل فنی و سازنده، بهترین راهکارها انتخاب می شوند.
family

سیسوگ فروم | محلی برای پاسخ پرسش‌های شما

دغدغه همیشگی فعالان تخصصی هر حوزه وجود بستری برای گفتگو و پرسش و پاسخ است. سیسوگ فروم یک انجمن آنلاین است که بصورت تخصصی امکان بحث، گفتگو و پرسش و پاسخ در حوزه الکترونیک را فراهم می‌کند.
family

دیدگاه ها

profile
Mohamadreza گفت :
۱۴۰۳-۱۱-۰۶ ۱۸:۳۵

درود تا چه فاصله ای جواب میدهد؟ ‌

become a writer

نویسنده شو !

سیسوگ با افتخار فضایی برای اشتراک گذاری دانش شماست. برای ما مقاله بنویسید.

ارسال مقاله
become a writer

نویسنده شو !

سیسوگ با افتخار فضایی برای اشتراک گذاری دانش شماست. برای ما مقاله بنویسید.

ارسال مقاله