Tentokrát jsem k testování obržel opravdu miniaturní vestavné IQRF moduly s programovacími USB kity české firmy Microrics, určené pro jednoduchou bezdrátovou komunikaci, ovládání libovolných zařízení, i rozsáhlé IQMESH sítě. Moduly označené jako TR-868-21A jsou vestavné tranceivery pracující s vysílací frekvencí 868 MHz v dnes populárním bezlicenčním frekvenčním pásmu ISM (Industry, Scientific and Medical).

Modul obsahuje implementované všechny potřebné komponenty a není mimo antény potřeby již nic přidávat a připojovat. Hlavními komponentami jsou mikrokontrolér s vnitřním malým operačním systémem, napěťový regulátor a radiový vysílač. Nízká spotřeba modul předurčuje k napájení z baterií a akumulátorů. Operační systém umožňuje velmi jednoduché programování, kde například k vyslání dat bezdrátovým přenosem stačí pouze 2 instrukce.

Vlastnosti modulu TR-868-21A

• Snadné použití a programování díky vnitřnímu OS
• Bezdrátové komunikace typu Peer-to-Peer nebo sítě IQMESH
• IQMESH sítě s až 240 uzly a 16 routery či branami
• Dosah až 150 m (ve volném prostoru, v budově méně)
• Komunikační frekvence: 868.35 MHz
• RF modulace: ASK (amplitude-shift-keyed)
• RF přenosová rychlost: 20 kb/s
• Konektor pro anténu na modulu
• SPI, I2C nebo UART komunikace s modulem
• Napájení 3 až 5 V
• Nízká spotřeba < 5 mA
• Miniaturní rozměry 25 x 14,9 x 3 mm
• Pracovní teplota 0 °C až +70 °C
• Konektor velikosti SIM karty
• Volný vývojový a programovací software

Použití

• Bezdrátový vypínač/tlačítko
• Dálkové nastavování zařízení
• Dálkové zapínání/vypínání spotřebičů
• Inteligentní hračky
• Bezdrátové klávesnice a multimediální ovladače
• Automatizace domácností
• Zabezpečovací technika
• Bezdrátové senzory a termostaty
• Převodník SPI, I2C nebo UART na RF komunikaci
• apod.

Princip a provedení IQRF modulu TR-868-21A

Modul velikosti SIM karty z mobilního telefonu obsahuje zapojení na níže uvedeném obrázku. Hlavní komponentami na svrchní straně jsou mikrokontrolér PIC16LF88 a RF tranceiver RFM TR1001.

Na MCU běží speciální malý operační systém IQRF OS, v mém případě ve verzi 1.13. Až ten zpracovává příkazy uživatelského programu nahraného v programové FLASH paměti a tedy operace, které by normálně bylo nutné realizovat mnoha desítkami instrukcí, se vytvoří jedním, dvěmi nebo třemi příkazy v jazyce C. Speciální příkazy jsou definovány knihovnou. Tak lze k překladu využít běžný C překladač. Například blikání LED připojené na I/O výstup lze realizovat 3 příkazy, vyslání datového paketu 2 příkazy. Vzdálené zapínání a vypínání přístroje, kde jeden modul vysílá informaci o stisku spínače druhému modulu, který spíná tranzistor nebo relé, tak může být realizováno programem jen s 10 příkazy.

Ze spodní strany jsou kontaktní plošky pro patici pro SIM kartu. Zatímco jednu řadu obsadily vývody pro napájení a příp. navolení ICSP programování, druhá řada obsahuje zároveň SPI či I2C komunikační rozhraní a víceúčelové I/O vývody, podle toho, zda je SPI komunikace programově zapnuta nebo vypnuta. Pro libovolnou přímo indikaci běhu a funkce programu slouží na svrchní straně umístěná červená SMD LED, připojená na vývod označený jako OUT2, která se ovládá příkazy uživatelského programu. Program se do modulu nahrává pomocí SPI a již zmíněného OS. Proto musí být vývody Vcc a Vout trvale zkratovány.

Programování přes USB pomocí kitu CK-USB-02

K naprogramování IQRF modulu TR-868-21A lze použít USB kit CK-USB-02, který mimo převodník USB - SPI slouží i jako malý vývojový kit se 4 tlačítky a SMD LED.

Před jeho připojením k PC a použitím je však nutné ze stránek www.iqrf.com ze sekce download stáhnout všeobecný balík "IQRF StartUp Package_070311.exe". Ten obsahuje vše potřebné k programování, ladění a testování modulu zasunutého ve slotu kitu. Po jeho rozbalení je nejdřív nutné nainstalovat USB drivery pro komunikaci kitu. To se provede spuštěním souboru "MCHPFSUSB_Setup.exe", ten se rozbalí do cesty "C:/MCHPFSUSB". Pak je možné zasunout kabel kitu s modulem do zástrčky USB portu PC a pak Windows najít v tomto adresáři cestu k rozbaleným ovladačům (poznámka je nutné volit ty v podadresáři Release).

K programování modulu slouží utilita "IQRF_Upload_1.16b.zip". V něm je nejdříve nutné zvolit v rolovacím menu "USB" a pak kliknout na červené "P". To se následně změní na zelené "P" a vedle by se měli po cca 5s objevit informace o modulu (číslo OS apod.). Pak je již možné nalistovat požadovaný .hex soubor (přeložený program) a stiskem tlačítka "APPLICATION" nahrát do modulu. Tlačítko EEPROM opět nefunguje, protože zápis do EEPROM je zablokován. Následným stiskem zeleného "P", které se změní na červené "P", do jde k ukončení programovacího módu a nahraný program se spustí.  

Ve startovacím balíku jsou tři příklady aplikací ve 4 souborech (soubory "Node.c" a "Coordinator.c" je jedna aplikace pro IQMESH sítě). Zdroják "SPI_TEST.hex" slouží k testování SPI komunikace a "P2P.hex" (aplikace Peer-to-Peer bezdrátová komunikace). Pro první pokus stačí právě zdrojový program "P2P.c". Ten je nutné nahrát do obou modulů a vždy po stisku 2. tlačítka na jednom kitu dojde k vyslání paketu a jeho příjem druhým modulem, což je indikováno zablikáním jeho LED (sepnutím výstupu OUT2).

Naopak program pro adresovanou komunikaci v síti topologie hvězda (STAR) slouží zdrojové programy "Node.c" a "Coordinator.c". Jeden modul zvolíme jaké tzv. koordinator (střed hvězdy), do něhož se nahraje program "Coordinator.hex". Do ostatních modulů se nahraje "Node.hex" a ty jsou postupně koordinátorem adresovány (volány) a navazována s nimi komunikace. Změna hodnoty adresy o +1 se provádí stiskem tlačítka kitu.

Závěr

IQRF moduly a vývojové kity nabízejí velmi zajímavou a levnou možnost realizace bezdrátové komunikace pro senzory, dálkové ovládání spotřebičů, apod. V ceně, za kterou u jiného zařízení dostanete jen jeden modul, zde stojí 2 moduly i s 2 vývojovými kity. IQRF jsou svojí funkcí spolehlivé a v tomto směru jsem nezaznamenal během týdenního testování žádné problémy. Na druhou stranu by kupující měl mít alespoň základní zkušenosti s elektronikou a programováním a zájem si s kity "hrát". Pokud již potřebujete kompletní bezdrátovou komunikaci s ovládáním přes Windowské menu, zkuste použít například moduly a převodníky Sollae, které též najedete v našem HW shopu.

Vývojový kit DS-868-27 pro IQRF (obsahuje 2 ks kitu CK-USB-02 s TR-868-21A) si můžete objednat v HW Shopu za cenu 3 676,- Kč bez DPH.

Vývojový kit DS-868-25 pro IQRF (obsahuje 2 ks vývojové desky DK-PGM-01 s TR-868-21A) si též můžete objednat v HW Shopu za cenu 3 391,-Kč bez DPH.

DOWNLOAD & Odkazy

• Domovská stránka výrobce - www.microrisc.cz
• Domovská stránka modulů a kitů IQRF - www.iqrf.com
• Technická podpora výrobce - http://iq-esupport.com 
• Vývojový kit DS-868-27 pro IQRF v HW Shopu za cenu 3 676,- Kč bez DPH
• Vývojový kit DS-868-25 pro IQRF v HW Shopu za cenu 3 391,-Kč bez DPH
• Další produkty IQRF v HW Shopu