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micro:bit用LoRaモジュールの作成

2021/3/13

ES920LRはLoRa変調を採用した920MHz帯長距離無線モジュールで、ファームウェアの書き換えでLoRa変調独自通信と、LoRaWANエンドノードを切り替えることができます。今回はmicro:bitに接続できるモジュールを作成しました。

P1090089_mod.jpg



 
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回路図


B0043_SCH_L.PNG

 
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外形寸法図


B0043.PNG
  • プリント基板板厚 1.6mm、材質 FR-4

    WSB000721.JPG WSB000722.JPG

 
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部品構成

 
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機能

  • micro:bitから本モジュールに実装されたES920LRを制御
  • 本モジュールに取り付けた単4電池3本からmicro:bitへの3.3V電源供給をon/offスイッチにより制御
  • サービスコネクタCN2経由で外部モジュールに電池電圧を供給(on/offスイッチにより制御)
  • サービスコネクタCN3経由でmicro:bitの2pinへセンサを接続
  • CN1を実装した場合、サービスコネクタCN1経由で外部モジュールに3.3Vを供給 (on/offスイッチにより制御)


 
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組立方法

  1. 表面実装部品を実装します。その後、CN4のピンヘッダを実装します。

    WSB000727.JPG

  2. ES920LR BREAKOUT BOARDを実装します。

    WSB000729.JPG

  3. 裏返してバッテリーホルダを取り付けます。

    WSB000730.JPGWSB000731.JPG

  4. 裏返して、リードをはんだ付けします。はんだ付けのあと、リードをカットします。

    WSB000732.JPGWSB000733.JPG

  5. micro:bitの端子にスペーサ(六角両メネジ 11mm)を皿ねじで取り付けます。(5箇所)

    WSB000734.JPG

  6. 本モジュールにmicro:bitをなべ小ねじで取り付けます。(5箇所)

    WSB000735.JPG

  7. これでモジュールの組み立ては完了です。

    WSB000736.JPG

  8. 電池ホルダーに単4電池を取り付けます。真ん中のねじを10mmのスペーサに変更すると、電池を入れた状態でも本モジュールを自立させることができます。

    WSB000737.JPG

  9. 本モジュールのスライドスイッチ(SW1)を右側にすると電源が入ります。

    WSB000740.JPG

  10. 予めmicro:bitに書き込まれたプログラムが動作を開始します。

    WSB000738.JPG



 
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使用例

  1. まず、通信相手のES920LRを準備します。ここではパソコンにUSB-UART変換モジュール経由で独自通信ファームウェアのES920LRを接続し、ノードid 0000のコーディネータに設定し、id 0001のエンドデバイスとの1:1通信ができるように設定しておきます。最後にオペレーションモードへ移行させます。

    WS9A00024.PNG

  2. 次にマイクロビットに下記のプログラムを書き込みます。プログラムではまず独自通信のファームウェアのES920LRをプロセッサモードで起動し、ノードid 0001のエンドデバイスに設定した後にオペレーションモードへ移行させます。あとは、1秒毎にLEDを点滅させ、ES920LRからのメッセージをLEDに表示させます。また、ボタンAが押されたら、定型の文字列「Pushed!」をES920LRで無線送信します。

    WSB000741.PNG
  • micro:bitのJavaScriptプログラムソース
    input.onButtonPressed(Button.A, function () {
        led.plot(2, 2)
        serial.writeString("" + ("Pushed!\r\n"))
        basic.pause(200)
        led.toggle(2, 2)
    })
    serial.onDataReceived(serial.delimiters(Delimiters.NewLine), function () {
        basic.showString(serial.readLine())
    })
    basic.pause(3000)
    serial.redirect(
    SerialPin.P0,
    SerialPin.P1,
    BaudRate.BaudRate115200
    )
    serial.writeString("" + ("2\r\n"))
    basic.pause(100)
    serial.writeString("" + ("a 2\r\n"))
    basic.pause(100)
    serial.writeString("" + ("z\r\n"))
    basic.forever(function () {
        led.plot(0, 0)
        basic.pause(100)
        led.toggle(0, 0)
        basic.pause(900)
    })

    WS9A00023.PNG
    本モジュール側からAボタンを押してPC側で「Pushed!」メッセージを受信した後、
    PC側から「Hello!」を送信。このとき、本モジュールのLEDに受信文字列 「Hello!」
    が表示されます。

 
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補足説明

  • 本モジュールとmicro:bitを接続した状態でmicro:bitのプログラムを行う場合は、必ず本モジュールの電源スイッチをoffにした後で、micro:bitのusbコネクタにPCに接続したUSBケーブルを接続してください。
  • micro:bit v1とv2のねじ穴の中心は微妙にずれているため、B0043基板のねじ穴を若干大きめにして遊びをもたせてあります。ねじ止めの際はmicro:bit側の皿ねじを先に締結してください。そのあと、B0043基板側をなべねじで締結してください。(皿ねじは不可です)また、B0043基板のねじ止め時にはmicro:bit側のモジュールの角度を微調整してください。



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