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

Lora UART giao tiếp Atmega 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. 

 

Liên hệ làm Đồ án và Mạch điện tử

 

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

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

a. Giới thiệu

Atmega16 là một chíp vi điều khiển được sản xuất bời hãng Atmel thuộc họ MegaAVR. Atmega16 là một bộ vi điều khiển 8 bit dựa trên kiến trúc RISC bộ nhớ chương trình 16KB ISP flash có thể ghi xóa hàng nghìn lần, 512B EEPROM, một bộ nhớ RAM vô cùng lớn trong thế giới vi xử lý 8 bit (1KB SRAM) Với 32 chân có thể sử dụng cho các kết nối vào hoặc ra i/O, 32 thanh ghi, 3 bộ timer/counter có thể lập trình, có các gắt nội và ngoại (2 lệnh trên một vector ngắt), giao thức truyền thông nối tiếp USART, SPI, I2C. Ngoài ra có thể sử dụng bộ biến đổi số tương tự 10 bít (ADC/DAC) mở rộng tới 8 kênh, khả năng lập trình được watchdog timer, hoạt động với 5 chế độ nguồn, có thể sử dụng tới 6 kênh điều chế độ rộng xung (PWM), hỗ trợ bootloader. review-do-an-avr-
các ứng dụng của vi điều khiển

b. Chức năng của Atmega:

  • PORTA: Các chân từ 33 đến 40 thuộc PORTA. Nó hoạt động giống như đầu vào analog cho bộ chuyển đổi A / D. Tuy nhiên, trong trường hợp không có bộ chuyển đổi A / D, PORTA được sử dụng làm cổng I / O hai chiều 8 bit. Nó đi kèm với điện trở kéo bên trong.
  • PORTB: Các chân từ 1 đến 8 thuộc về PORTB. Đây là các chân hai chiều I / O. Cổng này cũng bao gồm các điện trở kéo lên bên trong.
  • PORTC: PORTC là cổng I / O hai chiều bao gồm 8 chân. Chân từ 22 đến 29 thuộc về cổng này, tương tự như các cổng khác, nó đi kèm với điện trở kéo bên trong.
  • PORTD: Chân từ 14 đến 21 thuộc về cổng này. Đây là cổng hai chiều trong đó mỗi chân có thể được sử dụng làm chân đầu vào hoặc đầu ra. Tuy nhiên, có các tính năng bổ sung liên quan đến cổng này như ngắt, giao tiếp nối tiếp, bộ hẹn giờ và PWM.

Các chức năng khác

  • Reset: Chân 9 là chân reset mức thấp đang hoạt động. Xung mức thấp dài hơn độ dài xung tối thiểu sẽ tạo ra reset. Các xung ngắn không có khả năng tạo ra reset.
  • VCC: Chân 10 là chân cấp nguồn cho bộ điều khiển này. Nguồn điện của cần phải có 5 V để đặt bộ điều khiển này trong điều kiện đang chạy. 
  • GND: Chân 11 là chân nối đất.
  • AREF: Chân 32 là chân tham chiếu tương tự chủ yếu được sử dụng cho bộ chuyển đổi A / D .
  • AVCC: Chân 30 là AVCC là chân điện áp cung cấp cho PORTA và ADC. Nó được kết nối với VCC thông qua bộ lọc thông thấp khi có ADC. Tuy nhiên, trong trường hợp không có ADC, AVCC được kết nối bên ngoài với VCC. 
  • Chân 12 & 13: Một bộ dao động tinh thể được kết nối với các chân này. Atmega16 hoạt động ở tần số bên trong 1MHZ; bộ dao động được thêm vào để tạo ra xung clock và tần số cao.

c.Thông số kỹ thuật Atmega (Dip)

DatasheetsAtmega16
Standard Package27
CategoryIntegrated Circuits (ICs)
FamilyEmbedded – Atmel
SeriesAtmega
PackagingTube
Core ProcessorAVR
Core Size8-Bit
Speed16MHz
ConnectivityI²C, SPI, UART / USART, USB
PeripheralsBrown-out Detec t/ Reset, HLVD, POR, PWM, WDT
Number of I /O32
Program Memory Size16KB
Program Memory TypeFLASH
EEPROM Size512B
RAM Size1K
Voltage – Supply (Vcc/Vdd)4.2 V ~ 5.5 V
Data ConvertersA/D 8 x 10bit
Oscillator TypeInternal
Operating Temperature-40°C ~ 85°C
Package / Case28-SOIC (0.295″, 7.50mm Width)
Other NamesAtmega16

 

d. Power

  • 5V: Điện áp ra 5V (dòng điện trên mỗi chân này tối đa là 500mA).
  • GND: Là chân mang điện cực âm trên board.
  • IOREF: Điệp áp hoạt động của vi điều khiển trên AVR và có thể đọc điện áp trên chân IOREF. Chân IOREF không dùng để làm chân cấp nguồn.

e.Bộ nhớ

Vi điều khiển ATmega:
  • 16 KB bộ nhớ Plash: trong đó bootloader chiếm 0.5KB.
  • 2 KB cho SRAM: (Static Random Access Menory): giá trị các biến khai báo sẽ được lưu ở đây. Khai báo càng nhiều biến thì càng tốn nhiều bộ nhớ RAM. Khi mất nguồn dữ liệu trên SRAM sẽ bị mất.
  • 512B cho EEPROM: (Electrically Eraseble Programmable Read Only Memory): Là nơi có thể đọc và ghi dữ liệu vào đây và không bị mất dữ liệu khi mất nguồn.

f. Kiến trúc của Atmega16

Kiến trúc của Atmega16 dựa trên Kiến trúc Harvard và đi kèm với các bus và bộ nhớ riêng biệt. Các lệnh được lưu trữ trong bộ nhớ chương trình.
  1. CPU
CPU giống như bộ não của vi điều khiển giúp thực hiện một số lệnh. Nó có thể xử lý các ngắt, thực hiện các phép tính và điều khiển các thiết bị ngoại vi với sự trợ giúp của các thanh ghi. Atmega16 đi kèm với hai bus gọi là bus hướng dẫn và bus dữ liệu. CPU đọc lệnh trong bus hướng dẫn trong khi bus dữ liệu được sử dụng để đọc hoặc ghi dữ liệu tương ứng. CPU chủ yếu bao gồm bộ đếm chương trình, các thanh ghi mục đích chung, stack pointer, thanh ghi lệnh và bộ giải mã lệnh.
  1. ROM
Chương trình điều khiển được lưu trữ trong ROM, còn được gọi là bộ nhớ flash lập trình không bay hơi. Bộ nhớ flash có độ phân giải ít nhất 10.000 chu kỳ ghi / xóa. Bộ nhớ flash chủ yếu được chia thành hai phần được gọi là phần flash ứng dụng và phần flash booth. Chương trình của bộ điều khiển được lưu trữ trong phần flash ứng dụng. Trong khi phần flash booth được tối ưu hóa để hoạt động trực tiếp khi bộ điều khiển được bật nguồn.
  1. RAM
SRAM (bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên tĩnh) được sử dụng để lưu trữ thông tin tạm thời và đi kèm với các thanh ghi 8-bit, giống như một RAM máy tính thông thường được sử dụng để cung cấp dữ liệu thông qua thời gian chạy.
  1. EEPROM

EEPROM (Bộ nhớ chỉ đọc có thể xóa bằng điện tử) là bộ nhớ không thay đổi được sử dụng như một bộ lưu trữ thời gian dài. Nó không liên quan đến việc thực thi chương trình chính. Nó được sử dụng để lưu trữ cấu hình của hệ thống và các thông số thiết bị tiếp tục hoạt động trong thiết lập lại bộ xử lý ứng dụng. EEPROM đi kèm với chu kỳ ghi giới hạn lên đến 100.000 trong khi chu kỳ đọc là không giới hạn. Trong khi sử dụng EEPROM, hãy viết các lệnh tối thiểu theo yêu cầu, để bạn có thể nhận được lợi ích từ bộ nhớ này trong thời gian dài hơn.
  1. Ngắt
Ngắt được sử dụng cho trường hợp khẩn cấp đặt chức năng chính ở trạng thái chờ và thực hiện các lệnh cần thiết tại thời điểm đó. Khi ngắt được gọi và thực thi, mã sẽ chuyển trở lại chương trình chính.
  1. Module I / O analog và kỹ thuật số
Module I / O kỹ thuật số được sử dụng để thiết lập giao tiếp kỹ thuật số giữa bộ điều khiển và các thiết bị bên ngoài. Trong khi module I / O analog được sử dụng để truyền thông tin analog. Bộ so sánh analog và ADC thuộc loại module I / O analog.
  1. Bộ định thời / Bộ đếm

Bộ định thời được sử dụng để tính toán tín hiệu bên trong bộ điều khiển. Atmega16 đi kèm với hai bộ định thời 8 bit và một bộ định thời 16 bit. Tất cả bộ định thời này hoạt động như một bộ đếm khi chúng được tối ưu hóa cho các tín hiệu bên ngoài.
  1. Watchdog timer
Watchdog timer là một bổ sung đáng chú ý trong bộ điều khiển này được sử dụng để tạo ngắt và đặt lại bộ định thời. Nó đi kèm với nguồn CLK riêng biệt 128kHz.
  1. Giao tiếp nối tiếp
Atmega16 đi kèm với các đơn vị USART và SPI được sử dụng để phát triển giao tiếp nối tiếp với các thiết bị bên ngoài.

1.2 Module Thu phát Lora UART giao tiếp Atmega 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). thu-phat-rf-uart-lora-sx1278-433mhz-giao-tiep-arduino-dieu-khien-tu-xa-qua-bien-tro

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

  • 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 Atmega

  • 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:  

Mode(03)

M1

M0

Mode introduction

Remark

Mode 0 Normal

0

0

Serial port open, wireless channel open, transparent transmission.The receiver must be in mode 0 or mode 1

Mode 1 Wake-up

0

1

Serial port open, wireless open. The difference between normal mode and wake-up mode is it will increase wake-up code automatically before data packet transmission so that it can awaken the receiver working under mode 2The receiver could be in mode 0, mode 1 or mode 2.

Mode 2 Power saving

1

0

Serial port closed, wireless is under the air wake-up mode. It will open the serial port and transmit data after receiving the wireless data.1, the transmitter should be in mode 1 2, cannot transmit under this mode

Mode 3 Sleep

1

1

The mode will sleep and can receive parameter setting command.For details, pls refer the operating parameter elaboration

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

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 1.3in chuẩn i2c  Lora UART giao tiếp Atmega

Màn hình Oled chuẩn truyền I2C

màn hình oled chuẩn truyền SPI  Lora UART giao tiếp Atmega

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 0.96in1.3in +  2 mã số là SH1106SH1306 +  2 chuẩn truyền SPII2C 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 Atmega điều khiển độ sáng đèn qua biến trở

Phần này chưa được chia sẻ.

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

Phần cứng

thu-phat-rf-uart-lora-sx1278-433mhz-giao-tiep-arduino-dieu-khien-tu-xa-qua-bien-tro-2

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);
  }
}
Bên thu hiển thị ra led hoặc relay bóng đèn
#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 Atmega

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 Atmega

Chúc các bạn thành công…!!!

Leave a Reply