Подключение модуля LoRa SX1278 к NodeMCU ESP8266: схема и программа

В этом уроке мы сделаем передатчик и приемник Lora, используя модуль Lora SX1278 и модуль Wifi NodeMCU ESP8266. Тип связи - точка-точка, и данные будут передаваться по беспроводной сети с одного конца (передатчика) на другой конец (приемник).

За последние несколько лет появилось несколько коммуникационных технологий для взаимодействия между устройствами Интернета вещей (IoT). Наиболее популярными из них являются технология Wi-Fi и модуль Bluetooth. Но у них есть несколько ограничений, таких как ограниченный радиус действия, ограниченное количество точек доступа и высокое энергопотребление. Поэтому компания Semtech представила технологию LoRa, чтобы решить все эти проблемы. Используя одну батарею, устройство на основе данной технологии работает более года.

В этом уроке мы будем использовать интерфейсный модуль LoRa SX1278 с платой NodeMCU ESP8266. Мы создадим схему передатчика и приемника. Передаваемые параметры мы будем отображать на 0,96″ I2C OLED-дисплее. Мы возьмем два примера для изучения связи Lora SX1278 и ESP8266. Сначала мы передадим простой пакет и проверим, получены ли данные на стороне приемника или нет. Затем мы добавим датчик влажности и температуры DHT11 в схему передатчика и отправим значение влажности и температуры по беспроводной сети на сторону приемника.

Ранее на нашем сайте мы рассматривали подключение модуля LoRa SX1278 к следующим микроконтроллерам и платам:

Необходимые компоненты

NodeMCU ESP8266 (купить на AliExpress).
Датчик температуры и влажности DHT11 (купить на AliExpress).
Модуль LoRa SX1278 (433MHz) – 2 шт. (купить на AliExpress).
Модуль OLED дисплея SSD1306 128×64 с интерфейсом I2C (купить на AliExpress).
Макетная плата.
Соединительные провода.

Реклама: ООО "АЛИБАБА.КОМ (РУ)" ИНН: 7703380158

Модуль LoRa Semtech SX1278

Модуль SX1278

Трансиверы SX1276/77/78/79 оснащены модемом дальнего действия LoRa®, который обеспечивает сверхбольшую дальность связи с расширенным спектром и высокую помехоустойчивость при минимальном потреблении тока.

SX1278 может достигать чувствительности более -148 дБм с использованием недорогого кристалла. Высокая чувствительность в сочетании со встроенным усилителем мощности +20 дБм обеспечивает лидирующий в отрасли бюджет связи, что делает его оптимальным для любого приложения, требующего дальности или надежности. Lora SX1278 также обеспечивает значительные преимущества как в блокировке, так и в селективности по сравнению с обычными методами модуляции, решая традиционный компромисс дизайна между дальностью, помехоустойчивостью и потреблением энергии. Узнайте больше об этом в даташите на данный модуль - Semtech SX1278 Datasheet.

Распиновка Semtech SX1278

На рынке доступны различные версии и типы плат SX1278. Но в основном все они имеют одинаковую распиновку, как LoRa SX1278 — это модуль SPI. Я использую эту плату, как показано на фотографиях ниже.

Эта версия модуля SX1278 имеет 12 контактов для взаимодействия с микроконтроллером и два дополнительных контакта для антенны.

Датчик влажности и температуры DHT11

DHT11 — это базовый, сверхбюджетный цифровой датчик температуры и влажности. Он использует емкостный датчик влажности и термистор для измерения окружающего воздуха и выдает цифровой сигнал на контакт данных (аналоговые входные контакты для считывания с него данных не требуются).

Он довольно прост в использовании, но требует тщательного расчета времени для сбора данных. Единственный реальный недостаток этого датчика в том, что вы можете получать от него новые данные только раз в 2 секунды, поэтому при использовании библиотеки показания датчика могут быть устаревшими до 2 секунд.

0,96-дюймовый OLED-дисплей

Это 0,96-дюймовый OLED-дисплейный модуль. Дисплейный модуль может быть подключен к любому микроконтроллеру с использованием протоколов SPI/IIC. Он имеет разрешение 128×64. В комплект входит дисплейная плата, дисплей, 4-контактный (или 7-контактный для работы с использованием интерфейса SPI) штекерный разъем, предварительно припаянный к плате.

OLED ( Organic Light-Emitting Diode) — это технология самоизлучающего света, состоящая из тонкой многослойной органической пленки, помещенной между анодом и катодом. В отличие от технологии LCD, OLED не требует подсветки. OLED обладает высоким потенциалом применения практически для всех типов дисплеев и рассматривается как окончательная технология для следующего поколения плоских дисплеев.

Простой передатчик-приемник на LoRa SX1278 и ESP8266

Давайте разберемся на этом простом примере. Сначала мы просто подключим модуль Lora SX1278 к плате NodeMCU ESP8266. Схема соединений и код приведены ниже.

Схема передатчика

Вот простая схема передатчика. Соберите схему, как показано на рисунке ниже.

Подключение довольно простое. Подключите выводы OLED SDA и SCL к D2 и D1 Nodemcu соответственно. Аналогично подключите Lora SX1278 и NodeMCU ESP8266 следующим образом.

NodeMCU Pins                         SX1278 Pins
GND                                       GND
3.3V                                      VCC
D8                                        NSS
D7                                        MOSI
D6                                        MISO
D5                                        SCK
D0                                        RST

NodeMCU Pins SX1278 Pins

GND GND

3.3V VCC

D8 NSS

D7 MOSI

D6 MISO

D5 SCK

D0 RST

Схема приемника

Вот простая схема приемника. Соберите схему, как показано на рисунке ниже.

Подключение довольно простое. Подключение Lora SX1278 и NodeMCU ESP8266 выглядит следующим образом.

NodeMCU Pins                          SX1278 Pins
GND                                       GND
3.3V                                      VCC
D8                                        NSS
D7                                        MOSI
D6                                        MISO
D5                                        SCK
D0                                        RST
D2                                        DIO0

NodeMCU Pins SX1278 Pins

GND GND

3.3V VCC

D8 NSS

D7 MOSI

D6 MISO

D5 SCK

D0 RST

D2 DIO0

Код передатчика

Перед использованием этого кода добавьте следующие библиотеки в Arduino IDE:
1. Библиотека Lora: Загрузить
2. Библиотека SSD1306 OLED: Загрузить
3. Библиотека Adafruit GFX: Загрузить

#include <SPI.h>
#include <LoRa.h>
#include <Wire.h>
#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>
 
#define SCREEN_WIDTH 128 // OLED display width, in pixels
#define SCREEN_HEIGHT 64 // OLED display height, in pixels
 
// Declaration for an SSD1306 display connected to I2C (SDA, SCL pins)
#define OLED_RESET      -1  // Reset pin # (or -1 if sharing Arduino reset pin)
Adafruit_SSD1306 display(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, &Wire, OLED_RESET);
 
 
#define ss 15
#define rst 16
#define dio0 2
int counter = 0;
 
 
void setup() 
{
  Serial.begin(115200);
 
  // SSD1306_SWITCHCAPVCC = generate display voltage from 3.3V internally
  if(!display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C)) { // Address 0x3D for 128x64
    Serial.println(F("SSD1306 allocation failed"));
    for(;;); // Don't proceed, loop forever
  }
  
  while (!Serial);
  Serial.println("LoRa Sender");
  LoRa.setPins(ss, rst, dio0);
    if (!LoRa.begin(433E6)) {
    Serial.println("Starting LoRa failed!");
    delay(100);
    while (1);
  }
  
  display.display();
  delay(2);
  display.clearDisplay();
}
 
void loop() 
{
  Serial.print("Sending packet: ");
  Serial.println(counter);
 
  display.clearDisplay();
  display.setTextSize(2);             // Normal 1:1 pixel scale
  display.setTextColor(WHITE);        // Draw white text
  display.setCursor(0,0);             // Start at top-left corner
  display.print(F("Pkt No:"));
  display.print(counter);
  
  // send packet
  LoRa.beginPacket();
  LoRa.print(F("Pkt No:"));
  LoRa.println(counter);
  
  LoRa.endPacket();
  counter++;
  delay(3000);
}

#include <SPI.h>

#include <LoRa.h>

#include <Wire.h>

#include <Adafruit_GFX.h>

#include <Adafruit_SSD1306.h>

#define SCREEN_WIDTH 128 // OLED display width, in pixels

#define SCREEN_HEIGHT 64 // OLED display height, in pixels

// Declaration for an SSD1306 display connected to I2C (SDA, SCL pins)

#define OLED_RESET -1 // Reset pin # (or -1 if sharing Arduino reset pin)

Adafruit_SSD1306 display(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, &Wire, OLED_RESET);

#define ss 15

#define rst 16

#define dio0 2

int counter = 0;

void setup()

{

Serial.begin(115200);

// SSD1306_SWITCHCAPVCC = generate display voltage from 3.3V internally

if(!display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C)) { // Address 0x3D for 128x64

Serial.println(F("SSD1306 allocation failed"));

for(;;); // Don't proceed, loop forever

}

while (!Serial);

Serial.println("LoRa Sender");

LoRa.setPins(ss, rst, dio0);

if (!LoRa.begin(433E6)) {

Serial.println("Starting LoRa failed!");

delay(100);

while (1);

}

display.display();

delay(2);

display.clearDisplay();

}

void loop()

{

Serial.print("Sending packet: ");

Serial.println(counter);

display.clearDisplay();

display.setTextSize(2); // Normal 1:1 pixel scale

display.setTextColor(WHITE); // Draw white text

display.setCursor(0,0); // Start at top-left corner

display.print(F("Pkt No:"));

display.print(counter);

// send packet

LoRa.beginPacket();

LoRa.print(F("Pkt No:"));

LoRa.println(counter);

LoRa.endPacket();

counter++;

delay(3000);

}

Код приемника

#include <SPI.h>
#include <LoRa.h>
 
#define ss 15
#define rst 16
#define dio0 2
 
void setup() {
  Serial.begin(115200);
  while (!Serial);
 
  Serial.println("LoRa Receiver Callback");
 
  LoRa.setPins(ss, rst, dio0);
 
  if (!LoRa.begin(433E6)) {
    Serial.println("Starting LoRa failed!");
    while (1);
  }
 
  // register the receive callback
  LoRa.onReceive(onReceive);
 
  // put the radio into receive mode
  LoRa.receive();
}
 
void loop() {
  // do nothing
}
 
void onReceive(int packetSize) {
  // received a packet
  Serial.print("Received packet '");
 
  // read packet
  for (int i = 0; i < packetSize; i++) {
    Serial.print((char)LoRa.read());
  }
 
  // print RSSI of packet
  Serial.print("' with RSSI ");
  Serial.println(LoRa.packetRssi());
}

#include <SPI.h>

#include <LoRa.h>

#define ss 15

#define rst 16

#define dio0 2

void setup() {

Serial.begin(115200);

while (!Serial);

Serial.println("LoRa Receiver Callback");

LoRa.setPins(ss, rst, dio0);

if (!LoRa.begin(433E6)) {

Serial.println("Starting LoRa failed!");

while (1);

}

// register the receive callback

LoRa.onReceive(onReceive);

// put the radio into receive mode

LoRa.receive();

}

void loop() {

// do nothing

}

void onReceive(int packetSize) {

// received a packet

Serial.print("Received packet '");

// read packet

for (int i = 0; i < packetSize; i++) {

Serial.print((char)LoRa.read());

}

// print RSSI of packet

Serial.print("' with RSSI ");

Serial.println(LoRa.packetRssi());

}

Результаты и наблюдения

После загрузки кода секция передатчика начнет отправлять данные, а секция приемника начнет получать данные.

Аналогичным образом вы можете открыть последовательный монитор и наблюдать переданные и полученные пакеты с номерами.

Отправка данных о влажности и температуре датчика DHT11 с помощью SX1278 и ESP8266

Вот схема передатчика для данного проекта.

Подключение довольно простое. Подключите выводы OLED дисплея SDA и SCL к контактам D2, D1 Nodemcu соответственно. Подключите выходной вывод DHT11 к D3 Nodemcu, как показано на схеме. Аналогично подключите Lora SX1278 и NodeMCU ESP8266, как указано выше.

Схема приемника останется точно такой же, как и в предыдущем примере, никаких изменений в нее вносить не нужно.

Код передатчика

#include <SPI.h>
#include <LoRa.h>
#include <Wire.h>
#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>
#include <DHT.h>
 
#define SCREEN_WIDTH 128 // OLED display width, in pixels
#define SCREEN_HEIGHT 64 // OLED display height, in pixels
 
// Declaration for an SSD1306 display connected to I2C (SDA, SCL pins)
#define OLED_RESET     LED_BUILTIN // Reset pin # (or -1 if sharing Arduino reset pin)
Adafruit_SSD1306 display(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, &Wire, OLED_RESET);
 
#define DHTPIN 0          //pin where the dht11 is connected
#define ss 15
#define rst 16
#define dio0 2
int counter = 0;
 
DHT dht(DHTPIN, DHT11);
void setup() 
{
  Serial.begin(115200);
  dht.begin();
 
  // SSD1306_SWITCHCAPVCC = generate display voltage from 3.3V internally
  if(!display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C)) { // Address 0x3D for 128x64
    Serial.println(F("SSD1306 allocation failed"));
    for(;;); // Don't proceed, loop forever
  }
  
  while (!Serial);
  Serial.println("LoRa Sender");
  LoRa.setPins(ss, rst, dio0);
    if (!LoRa.begin(433E6)) {
    Serial.println("Starting LoRa failed!");
    delay(100);
    while (1);
  }
  
  display.display();
  delay(2);
  display.clearDisplay();
}
 
void loop() 
{
  float h = dht.readHumidity();
  float t = dht.readTemperature();
 
  if (isnan(h) || isnan(t)) 
  {
  Serial.println("Failed to read from DHT sensor!");
  return;
  }
  Serial.print("Temperature: ");
  Serial.print(t);
  Serial.print(" degrees Celcius, Humidity: ");
  Serial.println(h);
  Serial.println();
  Serial.print("Sending packet: ");
  Serial.println(counter);
 
  display.clearDisplay();
  display.setTextSize(2);             // Normal 1:1 pixel scale
  display.setTextColor(WHITE);        // Draw white text
  display.setCursor(0,0);             // Start at top-left corner
  display.print(F("Pkt No:"));
  display.print(counter);
  
  display.setCursor(0,20); 
  display.print("Tem:");
  display.print(t);
  display.print("C");
 
  display.setCursor(0,40); 
  display.print("Hum:");
  display.print(h);
  display.print("%");
  display.display();
  
  // send packet
  LoRa.beginPacket();
  LoRa.print(F("Pkt No:"));
  LoRa.println(counter);
  
  LoRa.print("Temp: ");
  LoRa.print(t);
  LoRa.println("°C");
  
  LoRa.print("Hum:  ");
  LoRa.print(h);
  LoRa.print("%");
  LoRa.println("");
  
  LoRa.endPacket();
 
  counter++;
 
  delay(3000);
}

100

101

102

#include <SPI.h>

#include <LoRa.h>

#include <Wire.h>

#include <Adafruit_GFX.h>

#include <Adafruit_SSD1306.h>

#include <DHT.h>

#define SCREEN_WIDTH 128 // OLED display width, in pixels

#define SCREEN_HEIGHT 64 // OLED display height, in pixels

// Declaration for an SSD1306 display connected to I2C (SDA, SCL pins)

#define OLED_RESET LED_BUILTIN // Reset pin # (or -1 if sharing Arduino reset pin)

Adafruit_SSD1306 display(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, &Wire, OLED_RESET);

#define DHTPIN 0 //pin where the dht11 is connected

#define ss 15

#define rst 16

#define dio0 2

int counter = 0;

DHT dht(DHTPIN, DHT11);

void setup()

{

Serial.begin(115200);

dht.begin();

// SSD1306_SWITCHCAPVCC = generate display voltage from 3.3V internally

if(!display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C)) { // Address 0x3D for 128x64

Serial.println(F("SSD1306 allocation failed"));

for(;;); // Don't proceed, loop forever

}

while (!Serial);

Serial.println("LoRa Sender");

LoRa.setPins(ss, rst, dio0);

if (!LoRa.begin(433E6)) {

Serial.println("Starting LoRa failed!");

delay(100);

while (1);

}

display.display();

delay(2);

display.clearDisplay();

}

void loop()

{

float h = dht.readHumidity();

float t = dht.readTemperature();

if (isnan(h) || isnan(t))

{

Serial.println("Failed to read from DHT sensor!");

return;

}

Serial.print("Temperature: ");

Serial.print(t);

Serial.print(" degrees Celcius, Humidity: ");

Serial.println(h);

Serial.println();

Serial.print("Sending packet: ");

Serial.println(counter);

display.clearDisplay();

display.setTextSize(2); // Normal 1:1 pixel scale

display.setTextColor(WHITE); // Draw white text

display.setCursor(0,0); // Start at top-left corner

display.print(F("Pkt No:"));

display.print(counter);

display.setCursor(0,20);

display.print("Tem:");

display.print(t);

display.print("C");

display.setCursor(0,40);

display.print("Hum:");

display.print(h);

display.print("%");

display.display();

// send packet

LoRa.beginPacket();

LoRa.print(F("Pkt No:"));

LoRa.println(counter);

LoRa.print("Temp: ");

LoRa.print(t);

LoRa.println("°C");

LoRa.print("Hum: ");

LoRa.print(h);

LoRa.print("%");

LoRa.println("");

LoRa.endPacket();

counter++;

delay(3000);

}

Код приемника

#include <SPI.h>
#include <LoRa.h>
 
#define ss 15
#define rst 16
#define dio0 4
 
void setup() {
  Serial.begin(115200);
  while (!Serial);
 
  Serial.println("LoRa Receiver Callback");
 
  LoRa.setPins(ss, rst, dio0);
 
  if (!LoRa.begin(433E6)) {
    Serial.println("Starting LoRa failed!");
    while (1);
  }
 
  // register the receive callback
  LoRa.onReceive(onReceive);
 
  // put the radio into receive mode
  LoRa.receive();
}
 
void loop() {
  // do nothing
}
 
void onReceive(int packetSize) {
  // received a packet
  Serial.println("Received packet '");
 
  // read packet
  for (int i = 0; i < packetSize; i++) {
    Serial.print((char)LoRa.read());
  }
}

#include <SPI.h>

#include <LoRa.h>

#define ss 15

#define rst 16

#define dio0 4

void setup() {

Serial.begin(115200);

while (!Serial);

Serial.println("LoRa Receiver Callback");

LoRa.setPins(ss, rst, dio0);

if (!LoRa.begin(433E6)) {

Serial.println("Starting LoRa failed!");

while (1);

}

// register the receive callback

LoRa.onReceive(onReceive);

// put the radio into receive mode

LoRa.receive();

}

void loop() {

// do nothing

}

void onReceive(int packetSize) {

// received a packet

Serial.println("Received packet '");

// read packet

for (int i = 0; i < packetSize; i++) {

Serial.print((char)LoRa.read());

}

Результаты и наблюдения

После загрузки кода секция передатчика начнет отправлять данные, а секция приемника начнет получать данные. Значение влажности и температуры можно будет наблюдать на OLED-экране.

Аналогичным образом вы можете открыть последовательный монитор и наблюдать переданные и полученные данные о влажности, температуре с номерами пакетов.

Видео, демонстрирующее работу проекта

Ссылка на видео на YouTube

(Проголосуй первым!)

Загрузка...

86 просмотров

Необходимые компоненты

Модуль LoRa Semtech SX1278

Модуль SX1278

Распиновка Semtech SX1278

Датчик влажности и температуры DHT11

0,96-дюймовый OLED-дисплей

Простой передатчик-приемник на LoRa SX1278 и ESP8266

Схема передатчика

Схема приемника

Код передатчика

Код приемника

Результаты и наблюдения

Отправка данных о влажности и температуре датчика DHT11 с помощью SX1278 и ESP8266

Код передатчика

Код приемника

Результаты и наблюдения

Видео, демонстрирующее работу проекта

Похожие статьи

Добавить комментарий Отменить ответ