D. PETROVIĆ

1. maj 2022.

Radio-primopredajnika je na stranicama SK Labsa bilo i ranije, ali ni izbliza onoliko koliko ih, zapravo, ima. Ove komponente omogućavaju prenos podataka na manje ili veće razdaljine uz minimalnu potrošnju energije, te su pogodne kod primene u uređajima koji rade na baterije. Uglavnom se ovakvi uređaji povezuju sa mikrokontrolerom kojim, zapravo, upravljamo. Modul HC-12 taj koncept malo narušava, jer na pločici SI4463 radio-primopredajnikom direktno upravlja STM8S003F3U6TR mikrokontroler. Da bi se ovakav modul koristio, potrebno je slati podatke i komande modulu trećim mikrokontrolerom. No, da krenemo redom.

Na malenoj pločici, dimenzija 27,8×14,4 milimetara, spakovane su sve neophodne komponente. Sama pločica donosi pinout u vidu sečenih otvora (kastelacija), te je pogodna za direktnu ugradnju na namensku štampanu pločicu. Pinout delimo u dve grupe po stranama na pločici. Primopredajni pinout donosi nekoliko pinova na koje se može zalemiti SMA konektor ili žičana antena direktno. Uz modul, inače, dolazi žičana spiralna antena. A dodaćemo da je na modulu već zalemljen IPEX konektor. U vezi sa dužinom žice za antenu i proračun, shodno radio-frekvenciji, pisali smo više puta. Upravljački deo pinouta (2,54 milimetara) sadrži VCC i GND, gde se pločica može napajati naponima od 3,2 do 5,5 volti. Za komunikaciju sa trećim mikrokontrolerom koristi se UART interfejs, te su ovde izvedeni RX i TX. Peti pin u nizu je SET. Stavljanjem ovog pina u LOW logičko stanje dobija se mogućnost postavljanja parametara i konfigurisanja modula. U tu svrhu se koristi set AT komandi. Spisak od 12 AT komandi može se naći u okviru tehničke dokumentacije. Ovim komandama se može menjati vrednost bauda, menjati kanal za komunikaciju (0-100), poslati na „spavanje” ili vratiti na fabrička podešavanja. Dok smo kod kanala, naš primerak, razumljivo, radi na 433 megaherca zbog ,više puta pominjanih, radio-regulativa u našoj zemlji. Tačna frekvencija je 433,4 megaherca, što bi ujedno bio kanal 001. Svaki kanal više je, zapravo, 400 kiloherca više. Pa bi, tako, kanal 003 postavio radio na 434,2 megaherca. Preko AT komandi postavlja se i predajna snaga, što direktno utiče na domet. Po fabričkim postavkama, modul je u stanju da ostvari domet do 600 metara, dok je maksimalni na otvorenom i do 1,8 kilometara, uz odgovarajuću antenu. Ovako kako dolazi, sasvim je dovoljan za projekte unutar i oko kuće.

Za radio na pločici zadužen je Silabsov čip SI4463. Čip je izrazito mali potrošač, gde se potrošnja struje u režimu standby meri čak i u nanoamperima. Najveća potrošnja je prilikom odašiljanja, gde pri 10 dBm snage troši do 18 miliampera. Čip radi na nižim naponima od samog modula. Ako se radi o modulacijama, na SI4463 su dostupne (G)FSK, 4(G)FSK, (G)MSK i OOK. Osetljivost prijema iznosi -126 dBm. STM8S koji, zapravo, direktno upravlja Silabsom preko SPI interfejsa je 8-bitna serija STMicroelectronicsa. Čip radi na 16 megaherca i ima osam kilobajta fleša i integrisani EEPROM. Nismo našli podatke o načinu flešovanja firmvera, ali smo mišljenja da se isti flešuje preko UART interfejsa.

Modul ima regulatore logičkog nivoa napona, te se bez problema može povezati sa petovoltnom razvojnom pločom, recimo Uno. Čak je i preporuka da se, ako će se koristiti veća predajna snaga na duže staze, modul napaja sa pet volti uz kondenzator od 100 nanofarada do 10 mikrofarada. Za veće razdaljine, podrazumeva se eksterno napajanje, ne direktno sa Una. RX i TX sa modula povezujemo sa 4 i 5 GPIO Una, a za komunikaciju ćemo koristiti SoftwareSerial. SET pin se, rekosmo, postavlja logički LOW, samo dok se vrše postavke modula. Može se povezati i na neki pin Una uz pull-up otpornik, te mu određivati stanje na taj način. Za test smo koristili dva Una sa modulima, primer ispod ide na oba Una i može poslužiti da se proveri komunikacija, ali i domet. Recimo, u zavisnosti od poslate komande serijskim terminalom, primer se može doraditi da se upali LED na pinu 13.

#include <SoftwareSerial.h>

SoftwareSerial radio(5, 4); //tx, rx modula

void setup() {

    Serial.begin(9600);

    radio.begin(9600);

}

void loop() {

    while (radio.available()) { // ako radio ima primljene podatke

        Serial.write(radio.read()); // ispisi na serijski terminal

    }

    while (Serial.available()) { // ako serijski terminal ima podatke

        radio.write(Serial.read()); // posalji ih ka modulu

    }

}

Mi smo sa stock antenom i fabričkim podešavanjima u kućnoj varijanti uspeli da ostvarimo domet od stotinak metara. Na otvorenom bi to, svakako, bilo više. Stabilnost nas je prijatno iznenadila. U okviru realnog dometa, nismo imali niti jedan izgubljen paket. Dolazeći podaci stižu u formi niza bajtova, jedan za drugim. Tako da ako želimo da pošaljemo String, da bi to pročitali, potrebno je dolazeće bajtove spakovati u bafer. Recimo:

while (radio.available()) { // ako radio ima primljene podatke

    dolazeciBajt = radio.read(); // prihvati svaki bajt koji dođe

    bafer += char(dolazeciBajt); // dodaj svaki bajt u String promenjivu

}

Povezivanje SET sa Unom omogućava da se parametri modula u hodu mogu menjati, recimo kanal ili predajna snaga. Ako će se koristiti jedan HC-12 kao master sa više slave-ova, onda je zgodno dodeliti svakom slave-u drugi kanal, i u hodu na masteru menjati kanal, te slati podatke samo određenom slave-u. Pri razradi projekta, treba imati u vidu da se komunikacija ostvaruje u half-duplex režimu.

Ovo su vrlo zanimljivi moduli i ne tako komplikovani za rad. Postoji i biblioteka, ali za SI4463 module bez pratećeg SMT8S, firme HopeRF, sa kojom smo se već sretali. Ovi moduli se sa mikrokontrolerom povezuju putem SPI interfejsa. Za manje projekte sa pouzdanim dometom i prijemom, HC-12 može biti odličan izbor.