Lora UART giao tiếp STM32, Thu phát RF UART Lora SX1278 433Mhz

Lora UART giao tiếp STM32 sử dụng Mạch thu phát RF UART Lora SX1278 433Mhz 3000m EBYTE E32-433T20DC sử dụng chip SX1278 của nhà sản xuất SEMTECH chuẩn giao tiếp LORA (Long Range), chuẩn LORA mang đến hai yếu tố quan trọng là tiết kiệm năng lượng và khoảng cách phát siêu xa ( Ultimate long range wireless solution), ngoài ra nó còn có khả năng cấu hình để tạo thành mạng nên hiện tại được phát triển và sử dụng rất nhiều trong các nghiên cứu về IoT.

• Phone : 0967.551.477
• Zalo    : 0967.551.477
• FB      : Huỳnh Nhật Tùng
• Email : dientunhattung@gmail.com
• Địa Chỉ: 106/14 Đường số 51, Phường 14, Gò Vấp, Tp HCM
• Chi tiết: Nhận làm mạch và đồ án Điện tử  

1. Linh kiện cần thiết làm mạch truyền nhận không dây bằng Thu phát Lora UART giao tiếp STM32

1.1 Vi điều khiển STM trong mạch truyền nhận không dây bằng Thu phát Lora UART giao tiếp STM32

a. Giới thiệu

STM32 là một trong những dòng chip phổ biến của ST với nhiều họ thông dụng như F0,F1,F2,F3,F4….. Stm32f103 thuộc họ F1 với lõi là ARM COTEX M3. STM32F103 là vi điều khiển 32 bit, tốc độ tối đa là 72Mhz. Giá thành cũng khá rẻ so với các loại vi điều khiển có chức năng tương tự. Mạch nạp cũng như công cụ lập trình khá đa dạng và dễ sử dụng. Một số ứng dụng chính: dùng cho driver để điều khiển ứng dụng, điều khiển ứng dụng thông thường, thiết bị cầm tay và thuốc, máy tính và thiết bị ngoại vi chơi game, GPS cơ bản, các ứng dụng trong công nghiệp, thiết bị lập trình PLC, biến tần, máy in, máy quét, hệ thống cảnh báo, thiết bị liên lạc nội bộ… Phần mềm lập trình: có khá nhiều trình biên dịch cho STM32 như IAR Embedded Workbench, Keil C… Ở đây mình sử dụng Keil C nên các bài viết sau mình chỉ đề cập đến Keil C.

Thông tin khác

Vi xử lý có rất nhiều loại bắt đầu từ 4 bit cho đến 32 bit, vi xử lý 4 bit hiện nay không còn nhưng vi xử lý 8 bit vẫn còn mặc dù đã có vi xử lý 64 bit. Lý do sự tồn tại của vi xử lý 8 bit là phù hợp với một số yêu cầu điều khiển trong công nghiệp. Các vi xử lý 32 bit, 64 bit thường sử dụng cho các máy tính vì khối lượng dữ liệu của máy tính rất lớn nên cần các vi xử lý càng mạnh càng tốt. Các hệ thống điều khiển trong công nghiệp sử dụng các vi xử lý 8 bit hay 16 bit như hệ thống điện của xe hơi, hệ thống điều hòa, hệ thống điều khiển các dây chuyền sản xuất, …

b. Sơ lược về STM32:

• 1 cổng Mini USB dùng để cấp nguồn, nạp cũng như debug.
• 2 MCU bao gồm 1 MCU nạp và 1 MCU dùng để lập trình.
• Có chân Output riêng cho các chân mạch nạp trên MCU1.
• Có chân Output đầy đủ cho các chân MCU2.
• Chân cấp nguồn ngoài riêng cho MCU2 nếu không sử dụng nguồn từ USB.
• Thạch anh 32,768khz dùng cho RTC và Backup.
• Chân nạp dùng cho chế độ nạp boot loader.
• Nút Reset ngoài và 1 led hiển thị trên chân PB9, 1 led báo nguồn cho MCU2.

1.2 Module Thu phát Lora UART giao tiếp STM32 truyền nhận không dây

a. Giới thiệu Thu phát Lora UART

Mạch thu phát RF UART Lora SX1278 433Mhz 3000m EBYTE E32-433T20DC sử dụng chip SX1278 của nhà sản xuất SEMTECH chuẩn giao tiếp LORA (Long Range), chuẩn LORA mang đến hai yếu tố quan trọng là tiết kiệm năng lượng và khoảng cách phát siêu xa ( Ultimate long range wireless solution), ngoài ra nó còn có khả năng cấu hình để tạo thành mạng nên hiện tại được phát triển và sử dụng rất nhiều trong các nghiên cứu về IoT. Mạch thu phát RF UART Lora SX1278 433Mhz 3000m EBYTE E32-433T20DC được tích hợp phần chuyển đổi giao tiếp SPI của SX1278 sang UART giúp việc giao tiếp và sử dụng rất dễ dàng, chỉ cần kết nối với Software của hãng để cấu hình địa chỉ , tốc độ và công suất truyền là có thể sử dụng (cần mua thêm mạch chuyển USB-UART để kết nối máy tính).

b. Thông số kỹ thuật Thu phát Lora UART giao tiếp STM32

• Model: EBYTE E32-433T20DC Lora SX1278 433Mhz
• IC chính: SX1278 từ SEMTECH.
• Điện áp hoạt đông: 2.3 – 5.5 VDC
• Điện áp giao tiếp: TTL-3.3V
• Giao tiếp UART Data bits 8, Stop bits 1, Parity none, tốc độ từ 1200 – 115200.
• Tần số: 410 – 441Mhz
• Công suất: 20dbm (100mW)
• Khoảng cách truyền tối đa trong điều kiện lý tưởng: 3000m
• Tốc độ truyền: 0.3 – 19.2 Kbps ( mặc định 2.4 Kbps)
• 512bytes bộ đệm.
• Hỗ trợ 65536 địa chỉ cấu hình.
• Kích thước: 21x36mm.

c. Sơ đồ chân vào chức năng Thu phát Lora UART

Số chân        Tên chân          Chức năng chân 1                    M0                  Thiết lập chế độ Mode giao tiếp 2                    M1                  Thiết lập chế độ Mode giao tiếp 3                    RXD                Kết nối giao tiếp chuẩn UART chân nhận dữ liệu 4                    TXD                 Kết nối giao tiếp chuẩn UART chân truyền dữ liệu 5                    AUX                Không kết nối 6                    VCC                Chân cấp nguồn 5V cho Lora sx1278 7                    GND                Chân cấp nguồn 0V cho Lora sx1278  

d. Ứng dụng Thu phát Lora UART giao tiếp STM32

• Bàn phím, chuột không dây
• Game controller
• Điều khiển từ xa
• Nhà thông minh và tự động hóa
• Hệ thống giám sát không dây
• Hệ thống cảm biến tiết kiệm điện
• Internet of Things

e. Hướng dẫn sử dụng Thu phát Lora UART

Để board hoạt động truyền nhận bình thường ta cần set 2 chân M0 và M1 về mức 0, ngoài ra ta có thể kết nối 2 chân này với 2 chân GPIO của vi điều khiển để cài đặt các chế độ hoạt động của module, bạn có thể tham khảo bảng sau:  

1.3 Oled cho đề tài mạch truyền nhận không dây bằng Thu phát Lora UART giao tiếp STM32

a. Giới thiệu

Màn hình Oled 1.3 inch giao tiếp I2C cho khả năng hiển thị đẹp, sang trọng, rõ nét vào ban ngày và khả năng tiết kiệm năng lượng tối đa với mức chi phí phù hợp, màn hình sử dụng giao tiếp I2C cho chất lượng đường truyền ổn định và rất dễ giao tiếp chỉ với 2 chân GPIO. Màn hình OLED SH1106 với kích thước 1.3 inch, cho khả năng hiển thị hình ảnh tốt với khung hình 128×64 pixel. Ngoài ra, màn hình còn tương thích với hầu hết các vi điều khiển hiện nay thông qua giao tiếp SPI. Màn hình sử dụng driver SH1106 cùng thiết kế nhỏ gọn sẽ giúp bạn phát triển các sản phẩm DIY hoặc các ứng dụng khác một cách nhanh chóng.

Màn hình Oled chuẩn truyền I2C

Màn hình Oled chuẩn truyền SPI

b. Thông số kỹ thuật

• Điện áp sử dụng: 2.2~5.5VDC
• Công suất tiêu thụ: 0.04w
• Góc hiển thị: lớn hơn 160 độ
• Số điểm hiển thị: 128×64 điểm.
• Độ rộng màn hình: 1.3 inch.
• Màu hiển thị: Trắng / Xanh Dương.
• Giao tiếp: I2C hoặc SPI tùy loại
• Driver: SH1106
• Kích thước 1.3 inch (128x64px)
• Góc nhìn tối đa: 160°
• Nhiệt độ làm việc: -30°V đến 80°C
• Tương thích với hầu hết các board như: Arduino, ESP8266, ESP32, STM32,

Lưu ý khi dùng Oled 1.3in Hiện trên thị trường sẽ có: +  2 loại chính là 0.96in và 1.3in +  2 mã số là SH1106 và SH1306 +  2 chuẩn truyền SPI và I2C Vì thế việc lựa chọn đúng đối tượng để lập trình mới có thể hiển thị được thông tin mong muốn.

2. Hướng dẫn đồ án thu phát Lora UART giao tiếp STM32 điều khiển độ sáng đèn qua nút nhấn

Phần này chưa được chia sẻ.

LIÊN HỆ thông tin ở TẠI ĐÂY để được hổ trợ tốt hơn.

Phần cứng

Phần mềm

• Các thư viện khác hổ trợ tải trên phần mềm Arduino IDE

Bên phát có điều khiển bằng nút nhấn

#include <SoftwareSerial.h>
#define BTN1  4
#define BTN2  5  

SoftwareSerial loraSerial(2, 3); // TX, RX

String turnOn = "on";
String turnOff = "off";

void setup() 
{
  pinMode(BTN1, INPUT_PULLUP);
  pinMode(BTN2, INPUT_PULLUP);
  Serial.begin(9600);
  loraSerial.begin(9600); 
}

void loop() 
{
    if(digitalRead(BTN1) == 0) {
    loraSerial.print(turnOn);
    while(digitalRead(BTN1) == 0);
    delay(50);
  }

  if(digitalRead(BTN2) == 0) {
    loraSerial.print(turnOff);
    while(digitalRead(BTN2) == 0);
    delay(50);
  }
}

#include <SoftwareSerial.h>
#define LED1  4  

SoftwareSerial loraSerial(2, 3); // TX, RX

void setup() {
  pinMode(LED1, OUTPUT);
  Serial.begin(9600);
  loraSerial.begin(9600);  
}

void loop() { 
  if(loraSerial.available() > 1){
    String input = loraSerial.readString();
    Serial.println(input);  
    if(input == "on") {
      digitalWrite(LED1, HIGH);  
    } 
    if(input == "off") {
      digitalWrite(LED1, LOW);
    }
  }
  delay(20);
}

3. Hoạt động của mạch truyền nhận dữ liệu không dây bằng Thu phát Lora UART giao tiếp STM32

Khi cấp điện hệ thống hoạt động, vi điều khiển đưa tín hiệu ban đầu cho oled hiển thị thông tin người dùng, lúc này vi điều khiển kiểm tra có Thu phát rf uart Lora sx1278 được sử dụng không, nếu không có thì sẽ báo lỗi và chờ đến khi được gắn vào, ngược lại thì vi điều khiển cho phép truyền hoặc nhận tùy theo bên thu hoặc bên phát đã được quy định từ trước. Khi nhận được tín hiệu từ bên phát gửi qua bên thu thông qua việc nút nhấn thì Thu phát rf uart Lora sx1278 đưa dữ liệu vào vi điều khiển xử lý và xuất ra ngoài màn hình để hiển thị theo những gì đã được quy định bên mạch phát. 

4. Cụ thể hoạt động của mạch truyền nhận không dây bằng Thu phát Lora UART giao tiếp STM32

Chúc các bạn thành công…!!!