Подключение модуля LoRa LR1276/SX1276 к STM32F103C8: схема и программа

В данной статье мы рассмотрим взаимодействие модуля LoRa LR1276/SX1276 с платой STM32F103C8 (Blue Pill). Модуль LR1276UA-A-915 использует микросхему SX1276 и работает на частоте 915 МГц. Используя скачкообразное изменение частоты, он обеспечивает сбалансированное качество передачи сигнала, охватывая диапазон 915 МГц. LoRa LR1276/SX1276 работает с протоколом связи SPI, поэтому его можно использовать с любым микроконтроллером, поддерживающим интерфейс SPI. Поэтому модуль SX1276 или LR1276 можно легко подключить к чипу STM32F103.

Статья состоит из двух примеров. В первом примере мы отправим простое сообщение «Hello World» от передатчика LoRa к приемнику. А во втором примере мы будем передавать данные датчика по беспроводной связи LoRa. Датчик влажности и температуры DHT11 лучше всего подходит для этого тестового примера.

Мы уже рассматривали на нашем сайте подключение модуля LoRa SX1278 к плате STM32 Blue Pill. Но Gplus-IoT LR1276 — это модуль SPI с лучшей производительностью чем модуль LoRa SX1278.

Ранее на нашем сайте мы рассматривали подключение различных модулей LoRa к следующим микроконтроллерам и платам:

Также вы можете прочитать про то, как работают технологии LoRa и LoRaWAN.

Необходимые компоненты

Плата STM32F103C8 (STM32 Blue Pill) (купить на AliExpress).
Модуль LoRa LR1276/SX1276 – 2 шт.
Датчик температуры и влажности DHT11 (купить на AliExpress).
Литиевая батарея 3,7 В.
Модуль OLED дисплея SSD1306 128×64 с диагональю 0.96 дюйма и интерфейсом I2C (купить на AliExpress).
Макетная плата.
Соединительные провода.

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

Модуль LoRa LR1276/SX1276

Модуль LR1276 разработан на основе SX1276. SX1276 включает в себя модем LoRa с расширенным спектром, который способен достигать значительно большего диапазона, чем существующие системы на основе модуляции FSK или OOK. При максимальных скоростях передачи данных LoRa чувствительность на 8 дБ лучше, чем FSK. Но использование недорогого списка материалов с 2Oppm XTAL LoRa может улучшить чувствительность приемника более чем на 20 дБ по сравнению с FSK.

LoRa также обеспечивает значительные преимущества в селективности и блокировке, что еще больше повышает надежность связи. Для максимальной гибкости пользователь может выбрать ширину полосы модуляции расширенного спектра (BW), коэффициент расширения (SF) и скорость исправления ошибок (CR). Еще одним преимуществом модуляции расширенного спектра является то, что каждый коэффициент расширения является ортогональным. Это означает, что несколько передаваемых сигналов могут занимать один и тот же канал без помех.

Это также позволяет простое сосуществование с существующими системами на основе FSK. Стандартная модуляция GFSK, FSK, 00K и GMSK также предоставляется для обеспечения совместимости с существующими системами или стандартами, такими как беспроводной MBUS и IEEE 802.15.4g.

Характеристики LR1276/SX1276

Модем LoRa.
Максимальный бюджет линии связи 168 дБ.
+20 дБм – 100 мВт постоянная выходная мощность ВЧ в зависимости от напряжения питания.
+14 дБм высокоэффективный усилитель мощности.
Программируемая скорость передачи данных до 300 кбит/с.
Высокая чувствительность: до -148 дБм.
Пуленепробиваемый входной каскад: IIP3 = -11 дБм.
Превосходный блокирующий иммунитет.
Рабочее напряжение 1,8-3,7 В.
Низкий ток приема 9,9 мА, сохранение регистра 200 нА.
Полностью интегрированный синтезатор с разрешением 61 Гц.
Модуляция FSK, GFSK, MSK, GMSK, LoRaTM и 00K.
Встроенный битовый синхронизатор для восстановления тактовой частоты.
Обнаружение преамбулы.
Динамический диапазон RSSI 127 дБ.
Автоматическое считывание радиочастот и САПР с ультрабыстрой АПЧ.
Пакетный движок до 256 байт с CRC.
Встроенный датчик температуры и индикатор низкого заряда батареи.

Приложения

Автоматизированное считывание показаний счетчиков.
Автоматизация домов и зданий.
Беспроводные системы сигнализации и безопасности.
Промышленный мониторинг и контроль.
Система дальнего орошения.

Распиновка LR1276/SX1276

Модуль Gplus-IoT LoRa LR1276 имеет в общей сложности 18 контактов, функциональные возможности которых следующие:

Проектирование коммутационной платы LR1276

Чип Gplus-IoT LR1276 очень маленький по размеру, поэтому его очень сложно соединить с любым контроллером. Поэтому я разработал небольшую плату с помощью программного обеспечения EasyEDA и преобразовал ее в печатную плату. Схема печатной платы выглядит примерно так.

Файл Gerber для печатной платы приведен ниже. Вы можете просто скачать файл Gerber и заказать изготовление печатной платы в любом сервисе, в котором вы привыкли это делать.

Загрузить Gerber-файл: LR1276 Breakout PCBИзготовленная с помощью данного файла Gerber печатная плата выглядит следующим образом.

Затем я впаял чип LR1276 в эту печатную плату. У чипа SX1276 очень маленький зазор между двумя последовательными штырьками. Поэтому для пайки компонентов требуются хорошие навыки пайки.

Библиотека LoRa для STM32

Библиотека Arduino LoRa не поддерживается платой STM32F103 . Поэтому для платы STM32F103 для Arduino IDE существует модифицированная библиотека. Библиотека STM32 LoRa используется для отправки и получения данных с использованием радиомодулей LoRa.

Эта библиотека напрямую раскрывает радио LoRa и позволяет отправлять данные на любые радиостанции в радиусе действия с теми же параметрами радиосвязи. Все данные передаются в эфир, и адресация не требуется.

Загрузить: библиотека STM32 LoRa

Отправка текстового сообщения через радиосвязь LoRa

Схема проекта

Теперь давайте соединим модуль LoRa LR1276/SX1276 с платой STM32F103C и сделаем простое устройство STM32 LoRa отправитель/получатель. Соединения между SX1276 и STM32F103 выглядят следующим образом:

Вы можете собрать пару схем (с указанными соединениями) на макетной плате. Одна из схем будет работать как передатчик/отправитель, а другая как приемник.

Исходный код программ

Код передатчика

#include <SPI.h>
#include <LoRa_STM32.h>
 
#define SS PA4
#define RST PB0
#define DI0 PA1
 
#define TX_P 17
#define BAND 915E6
#define ENCRYPT 0x78
 
int counter = 0;
 
void setup() 
{
  Serial.begin(115200);
  while (!Serial);
 
  Serial.println("LoRa Sender");
 
  LoRa.setTxPower(TX_P);
  LoRa.setSyncWord(ENCRYPT);
  
  LoRa.setPins(SS, RST, DI0);
  if (!LoRa.begin(BAND)) 
  {
    Serial.println("Starting LoRa failed!");
    while (1);
  }
}
 
void loop() {
  Serial.print("Sending packet: ");
  Serial.println(counter);
 
  // send packet
  LoRa.beginPacket();
  LoRa.print("hello ");
  LoRa.print(counter);
  LoRa.endPacket();
 
  counter++;
 
  delay(5000);
}

#include <SPI.h>

#include <LoRa_STM32.h>

#define SS PA4

#define RST PB0

#define DI0 PA1

#define TX_P 17

#define BAND 915E6

#define ENCRYPT 0x78

int counter = 0;

void setup()

{

Serial.begin(115200);

while (!Serial);

Serial.println("LoRa Sender");

LoRa.setTxPower(TX_P);

LoRa.setSyncWord(ENCRYPT);

LoRa.setPins(SS, RST, DI0);

if (!LoRa.begin(BAND))

{

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

while (1);

}

void loop() {

Serial.print("Sending packet: ");

Serial.println(counter);

// send packet

LoRa.beginPacket();

LoRa.print("hello ");

LoRa.print(counter);

LoRa.endPacket();

counter++;

delay(5000);

}

Код приемника

#include <SPI.h>
#include <LoRa_STM32.h>
 
#define SS PA4
#define RST PB0
#define DI0 PA1
 
#define TX_P 17
#define BAND 915E6
#define ENCRYPT 0x78
 
void setup() 
{
  Serial.begin(115200);
  while (!Serial);
 
  Serial.println("LoRa Receiver");
  LoRa.setTxPower(TX_P);
  LoRa.setSyncWord(ENCRYPT);
  
  LoRa.setPins(SS, RST, DI0);
  if (!LoRa.begin(BAND)) 
  {
    Serial.println("Starting LoRa failed!");
    while (1);
  }
}
 
void loop() {
  // try to parse packet
  int packetSize = LoRa.parsePacket();
  if (packetSize) {
    // received a packet
    Serial.print("Received packet '");
 
    // read packet
    while (LoRa.available()) {
      Serial.print((char)LoRa.read());
    }
 
    // print RSSI of packet
    Serial.print("' with RSSI ");
    Serial.println(LoRa.packetRssi());
  }
}

#include <SPI.h>

#include <LoRa_STM32.h>

#define SS PA4

#define RST PB0

#define DI0 PA1

#define TX_P 17

#define BAND 915E6

#define ENCRYPT 0x78

void setup()

{

Serial.begin(115200);

while (!Serial);

Serial.println("LoRa Receiver");

LoRa.setTxPower(TX_P);

LoRa.setSyncWord(ENCRYPT);

LoRa.setPins(SS, RST, DI0);

if (!LoRa.begin(BAND))

{

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

while (1);

}

void loop() {

// try to parse packet

int packetSize = LoRa.parsePacket();

if (packetSize) {

// received a packet

Serial.print("Received packet '");

// read packet

while (LoRa.available()) {

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

}

// print RSSI of packet

Serial.print("' with RSSI ");

Serial.println(LoRa.packetRssi());

}

Тестирование и результаты

После загрузки кода в платы откройте Serial Monitor (окно монитора последовательной связи) для передатчика и приемника. Передатчик будет отправлять данные, а приемник будет их получать.

Беспроводная отправка данных датчиков с использованием модуля LoRa

Схема и подключение

Давайте теперь рассмотрим второй пример. В этом примере мы будем подключать модуль SX1276 с датчиком DHT11 к схеме передатчика. DHT11 — это базовый, сверхдешевый цифровой датчик температуры и влажности. Он использует емкостный датчик влажности и термистор для измерения окружающего воздуха и выдает цифровой сигнал на вывод данных.

Работа датчика не требует аналогового соединения, а если он подключен к цифровому выводу, то выдает выходной сигнал. Мы отправим показания датчика DHT11 по беспроводной сети с передатчика STM32 LoRa на приемник STM32 LoRa.

В части приемника мы добавили в схему 0,96-дюймовый I2C OLED-дисплей. Подключите контакты VCC и GND OLED дисплея к контактам STM32 3,3 В и GND соответственно. Затем подключите контакты SDA и SCL OLED дисплея к контактам PB7 и PB6 STM32 соответственно.

Исходный код программ

Код передатчика и приемника в этом случае требует ряда библиотек. Загрузите все эти библиотеки и добавьте их через менеджер библиотек.

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

Код отправителя

#include <SPI.h>
#include <LoRa_STM32.h>
 
#include<DHT.h>                     //Library for using DHT sensor 
#define DHTPIN PA0 
#define DHTTYPE DHT11
 
#define NSS PA4
#define RST PB0
#define DI0 PA1
 
#define TX_P 17
#define BAND 915E6
#define ENCRYPT 0x78
 
int counter = 0;
String LoRaMessage = "";
 
DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);
 
 
void setup() 
{
  Serial.begin(115200);
  while (!Serial);
 
  Serial.println(F("LoRa Sender"));
 
  //LoRa.setTxPower(TX_P);
  LoRa.setSyncWord(ENCRYPT);
  
  LoRa.setPins(NSS, RST, DI0);
  if (!LoRa.begin(BAND)) 
  {
    Serial.println(F("Starting LoRa failed!"));
    while (1);
  }
  dht.begin();
}
 
void loop() 
{
  float humidity = dht.readHumidity();       //Gets Humidity value
  float temperature = dht.readTemperature();    //Gets Temperature value
  
  Serial.print(F("Sending packet: "));
  Serial.println(counter);
  
  Serial.print(F("Temperature: "));
  Serial.print(temperature);
  Serial.println(F("*C"));
 
  Serial.print(F("Humidity: "));
  Serial.print(humidity);
  Serial.println(F("%"));
 
  Serial.println();
 
  LoRaMessage = String(counter) + "/" + String(temperature) + "&" + String(humidity);
 
  // send packet
  LoRa.beginPacket();
  LoRa.print(LoRaMessage);
  LoRa.endPacket();
 
  counter++;
 
  delay(3000);
}

#include <SPI.h>

#include <LoRa_STM32.h>

#include<DHT.h> //Library for using DHT sensor

#define DHTPIN PA0

#define DHTTYPE DHT11

#define NSS PA4

#define RST PB0

#define DI0 PA1

#define TX_P 17

#define BAND 915E6

#define ENCRYPT 0x78

int counter = 0;

String LoRaMessage = "";

DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);

void setup()

{

Serial.begin(115200);

while (!Serial);

Serial.println(F("LoRa Sender"));

//LoRa.setTxPower(TX_P);

LoRa.setSyncWord(ENCRYPT);

LoRa.setPins(NSS, RST, DI0);

if (!LoRa.begin(BAND))

{

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

while (1);

}

dht.begin();

}

void loop()

{

float humidity = dht.readHumidity(); //Gets Humidity value

float temperature = dht.readTemperature(); //Gets Temperature value

Serial.print(F("Sending packet: "));

Serial.println(counter);

Serial.print(F("Temperature: "));

Serial.print(temperature);

Serial.println(F("*C"));

Serial.print(F("Humidity: "));

Serial.print(humidity);

Serial.println(F("%"));

Serial.println();

LoRaMessage = String(counter) + "/" + String(temperature) + "&" + String(humidity);

// send packet

LoRa.beginPacket();

LoRa.print(LoRaMessage);

LoRa.endPacket();

counter++;

delay(3000);

}

Код приемника

#include <SPI.h>
#include <Wire.h>
#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>
#include <LoRa_STM32.h>
 
#define SCREEN_WIDTH 128  // OLED display width, in pixels
#define SCREEN_HEIGHT 64  // OLED display height, in pixels
#define OLED_RESET    -1  // Reset pin # (or -1 if sharing reset pin)
Adafruit_SSD1306 display(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, &Wire, OLED_RESET);
 
#define SS PA4
#define RST PB0
#define DI0 PA1
 
#define TX_P 17
#define BAND 915E6
#define ENCRYPT 0x78
 
String counter;
String temperature;
String humidity;
 
void setup()
{
  Serial.begin(115200);
  while (!Serial);
 
  Serial.println("LoRa Receiver");
  //LoRa.setTxPower(TX_P);
  LoRa.setSyncWord(ENCRYPT);
 
  LoRa.setPins(SS, RST, DI0);
  if (!LoRa.begin(BAND))
  {
    Serial.println("Starting LoRa failed!");
    while (1);
  }
 
  if (!display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C))
  {
    Serial.println(F("SSD1306 allocation failed"));
    for (;;); // Don't proceed, loop forever
  }
 
}
 
void loop() {
  // try to parse packet
  int pos1, pos2;
 
  int packetSize = LoRa.parsePacket();
  if (packetSize)
  {
    // received a packet
    Serial.print("Received packet:  ");
    String LoRaData = LoRa.readString();
    Serial.print(LoRaData);
    // read packet
    while (LoRa.available()) {
      Serial.print((char)LoRa.read());
    }
    // print RSSI of packet
    Serial.print("' with RSSI ");
    Serial.println(LoRa.packetRssi());
 
    pos1 = LoRaData.indexOf('/');
    pos2 = LoRaData.indexOf('&');
 
 
    counter = LoRaData.substring(0, pos1);
    temperature = LoRaData.substring(pos1 + 1, pos2);
    humidity = LoRaData.substring(pos2 + 1, LoRaData.length());
 
 
    Serial.print(F("Packet No. = "));
    Serial.println(counter);
 
    Serial.print(F("Temperature = "));
    Serial.print(temperature);
    Serial.println(F("*C"));
 
    Serial.print(F("Humidity = "));
    Serial.print(humidity);
    Serial.println(F("%"));
    Serial.println();
 
    display.clearDisplay();
    display.setTextColor(WHITE);
    
    display.setTextSize(2);
    display.setCursor(0, 10);
    display.print("T: ");
    display.print(temperature);
    display.print("*C");
 
    display.setTextSize(2);
    display.setCursor(0, 40);
    display.print("H: ");
    display.print(humidity);
    display.print("%");
    display.display();
    delay(500);
  }
}

100

101

102

103

104

105

#include <SPI.h>

#include <Wire.h>

#include <Adafruit_GFX.h>

#include <Adafruit_SSD1306.h>

#include <LoRa_STM32.h>

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

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

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

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

#define SS PA4

#define RST PB0

#define DI0 PA1

#define TX_P 17

#define BAND 915E6

#define ENCRYPT 0x78

String counter;

String temperature;

String humidity;

void setup()

{

Serial.begin(115200);

while (!Serial);

Serial.println("LoRa Receiver");

//LoRa.setTxPower(TX_P);

LoRa.setSyncWord(ENCRYPT);

LoRa.setPins(SS, RST, DI0);

if (!LoRa.begin(BAND))

{

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

while (1);

}

if (!display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C))

{

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

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

}

void loop() {

// try to parse packet

int pos1, pos2;

int packetSize = LoRa.parsePacket();

if (packetSize)

{

// received a packet

Serial.print("Received packet: ");

String LoRaData = LoRa.readString();

Serial.print(LoRaData);

// read packet

while (LoRa.available()) {

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

}

// print RSSI of packet

Serial.print("' with RSSI ");

Serial.println(LoRa.packetRssi());

pos1 = LoRaData.indexOf('/');

pos2 = LoRaData.indexOf('&');

counter = LoRaData.substring(0, pos1);

temperature = LoRaData.substring(pos1 + 1, pos2);

humidity = LoRaData.substring(pos2 + 1, LoRaData.length());

Serial.print(F("Packet No. = "));

Serial.println(counter);

Serial.print(F("Temperature = "));

Serial.print(temperature);

Serial.println(F("*C"));

Serial.print(F("Humidity = "));

Serial.print(humidity);

Serial.println(F("%"));

Serial.println();

display.clearDisplay();

display.setTextColor(WHITE);

display.setTextSize(2);

display.setCursor(0, 10);

display.print("T: ");

display.print(temperature);

display.print("*C");

display.setTextSize(2);

display.setCursor(0, 40);

display.print("H: ");

display.print(humidity);

display.print("%");

display.display();

delay(500);

}

Тестирование и результаты

После загрузки кода на обе схемы (передатчика и приемника) запустится передатчик LoRa. Это означает, что код передатчика будет считывать данные о влажности и температуре с датчика DHT11 и отправлять их по беспроводной сети.

На другой стороне приемник LoRa будет получать данные по беспроводной связи. Полученные данные будут отображаться на OLED-дисплее. Значение температуры и влажности обновляется каждый раз, когда принимается пакет данных.

Видео с демонстрацией работы проекта

Ссылка на видео на youtube

(Проголосуй первым!)

Загрузка...

90 просмотров

Борис говорит 18.03.2025 в 10:21:

Подскажите пожалуйста, как в данном проекте применить датчик DHT22? Перепробовал кучу библиотек. Работает только с DHT11. Спасибо!

Ответить ↓
- admin-new говорит 18.03.2025 в 11:28:
  
  В этой статье есть свежий пример как работать с DHT22. Не уверен, правда, что эта библиотека работает с STM32 Blue Pill, но попробовать можно. Там нужно еще в начале программы define DHTTYPE DHT22, а не define DHTTYPE DHT11 прописывать чтобы работать именно с датчиком DHT22
  
  Ответить ↓
  - Борис говорит 18.03.2025 в 15:22:
    
    Имя датчика я изменял. Но с STM32 номер не прошел. На NANO они меняются запросто. Поменял название и всё! Жалко если не получится, всё уже собрано капитально.
    
    Ответить ↓
    - admin-new говорит 18.03.2025 в 16:28:
      
      А вот эту статью вы смотрели? Если в ней имя датчика в программе поменять получается работать с DHT22 или нет?
      
      Ответить ↓
      - Борис говорит 18.03.2025 в 18:04:
        
        Пробовал ради эксперимента. Но не получилось. Отображаются нули.
        
        Ответить ↓

Подключение модуля LoRa LR1276/SX1276 к плате STM32F103C8

Необходимые компоненты

Модуль LoRa LR1276/SX1276

Характеристики LR1276/SX1276

Приложения

Распиновка LR1276/SX1276

Проектирование коммутационной платы LR1276

Библиотека LoRa для STM32

Отправка текстового сообщения через радиосвязь LoRa

Схема проекта

Исходный код программ

Код передатчика

Код приемника

Тестирование и результаты

Беспроводная отправка данных датчиков с использованием модуля LoRa

Схема и подключение

Исходный код программ

Код отправителя

Код приемника

Тестирование и результаты

Видео с демонстрацией работы проекта

Комментарии

Подключение модуля LoRa LR1276/SX1276 к плате STM32F103C8 — 5 комментариев

Добавить комментарий Отменить ответ

Необходимые компоненты

Модуль LoRa LR1276/SX1276

Характеристики LR1276/SX1276

Приложения

Распиновка LR1276/SX1276

Проектирование коммутационной платы LR1276

Библиотека LoRa для STM32

Отправка текстового сообщения через радиосвязь LoRa

Схема проекта

Исходный код программ

Код передатчика

Код приемника

Тестирование и результаты

Беспроводная отправка данных датчиков с использованием модуля LoRa

Схема и подключение

Исходный код программ

Код отправителя

Код приемника

Тестирование и результаты

Видео с демонстрацией работы проекта

Похожие статьи

Добавить комментарий Отменить ответ