Popis hardwaru

Zařízení GLIDER je postaveno na system-in-package Nordic nRF9151, mikrokontroléru Cortex-M33 s integrovaným celulárním modemem LTE-M / NB-IoT. Tato stránka shrnuje technické detaily, které jsou důležité při integraci, zapojení nebo rozšiřování zařízení.

Blokové schéma

Mikrokontrolér

SoC	Nordic nRF9151
Jádro	ARM Cortex-M33 s TrustZone-M
Bezpečnostní rozšíření	TF-M (Trusted Firmware-M) IPC backend, nezabezpečená prováděcí doména (cíl *_ns)
Modem	Integrovaný LTE-M / NB-IoT
Bootloader	MCUboot s výměnou dvou obrazů (DFU přes AT$FW)
Watchdog	Hardwarový watchdog 120 s

Cílový řetězec firmwaru používaný příkazem west build je:

gauger_lte/nrf9151/ns

Pinout

Tabulka níže uvádí každý GPIO využívaný zařízením GLIDER, převzatý z gauger_lte_nrf9151_common.dtsi.

Pin	Signál	Funkce	Poznámky
P0.00	USB_EN	Povolení napájení USB převodníku	Aktivní v log. 1; výchozí stav vypnuto.
P0.01	INT	(Rezervovaný vstup přerušení)	-
P0.02 / P0.03	I2C3 SDA/SCL	1-Wire master DS2484	I²C 100 kHz.
P0.04 / P0.05 / P0.06	RS_DE / RS_RE / RS_ON	Povolení vysílače RS-485, povolení příjmu, napájení izolátoru	RS_ON aktivní v log. 1; výchozí stav vypnuto.
P0.07	SLPZ	Spánek / probuzení DS2484	Aktivní v log. 0.
P0.08 / P0.09 / P0.10	LED_Y / LED_R / LED_G	Žlutá / červená / zelená stavová LED	Aktivní v log. 1.
P0.13 - P0.20	GP0 - GP7	Univerzální analogové headery	Lze směrovat na AIN7 - AIN0.
P0.21	DI_EN	Povolení napájení digitálních vstupů	Aktivní v log. 1; výchozí stav vypnuto.
P0.22 / P0.23	DI_CH0 / DI_CH1	Izolované digitální vstupy (CH1 / CH2)	Aktivní v log. 1.
P0.24 / P0.25	UART0 RX / TX	Konzole USB-C (přes FT234XD)	1 000 000 baud.
P0.26	USB_DETECT	Detekce kabelu USB-C	Aktivní v log. 0.
P0.27 / P0.28	UART1 RX / TX	Debugovací port na headeru JP5	115 200 baud.
P0.29 / P0.30	UART2 RX / TX	RS-485 (Modbus RTU) přes ISO1212DBQ	19 200 baud, 8E1.
P0.31	BUTTON	Uživatelské tlačítko	Interní pull-up; aktivní v log. 0.

Konektivita

Celulární síť

• LTE-M a NB-IoT přes vestavěný modem nRF9151.
• Slot nano-SIM přístupný zvenku.
• Výchozí povolená LTE pásma: band 8 a band 20 (Evropa). Pásma lze překonfigurovat při buildu.

USB-C (AT konzole)

• Konektor USB-C → převodník USB-UART FT234XD → UART0 v nRF9151.
• 1 000 000 baud, 8N1.
• Firmware zapne převodník automaticky, když zaznamená přechod USB_DETECT do log. 0 (debounce 50 ms).
• Viz AT konzole (USB-C).

J-Link (RTT)

• Standardní SWD header (SWDIO, SWCLK, GND, VTref).
• RTT (Real-Time Transfer) poskytuje Zephyr shell a živý tok logů.
• Viz RTT konzole (J-Link).

1-Wire (W1, W2)

Dva elektricky rovnocenné porty na šroubovací svorkovnici, oba řízené stejným 1-Wire masterem Maxim DS2484 na interní sběrnici I²C3.

• Ke slotům lze současně navázat až 8 teploměrů DS18B20.
• Příkaz therm scan dokáže v jednom průchodu vyčíst až 12 zařízení.
• Viz Externí teplotní senzory.

Digitální vstupy (CH1, CH2)

• 2 galvanicky izolované kanály vedené na P0.22 a P0.23.
• Každý kanál podporuje režimy disabled, counter a event.
• Konfigurovatelný debounce (aktivní / neaktivní doby) a prodleva mezi událostmi.
• Viz Konfigurace → Digitální vstupy.

RS-485 (Modbus RTU)

• Izolovaný transceiver RS-485 (ISO1212DBQ) na UART2.
• 19 200 baud, 8E1, rámcování RTU, timeout odpovědi 500 ms.
• Napájen pouze při explicitním zapnutí (modbus enable) - v nečinnosti šetří proud.
• Viz Příkazy shellu → modbus.

Napájení a časování

Napájecí větev	Jednotlivá 3.3 V (typické pro nRF9151)
Timeout watchdogu	120 s
Výchozí perioda vzorkování	60 s (app config interval-sample)
Výchozí perioda uplinku	300 s (app config interval-send)
Výchozí downlink watchdog	36 h (app config downlink-wdg-interval; 0 vypíná)
Hradlování napájení periferií	USB převodník, digitální vstupy a izolátor RS-485 jsou výchozí vypnuté - napájejí se jen když je potřeba

Indikace a ovládání

• LED (3): červená, zelená, žlutá. Řízené přes GPIO; ovladatelné příkazem shellu led.
• Tlačítko (1): spouští akce app sample / app send podle vzoru stisků:
• 1 stisk - vynutit send
• 2 stisky - vynutit sample
• 3 stisky - sample a poté send
• 4 stisky - restart zařízení

Firmware

Firmware pro GLIDER je postaven na Zephyr / nRF Connect SDK s nadstavbou HIO SDK od HARDWARIO, která poskytuje cloudového klienta, konfigurační framework, obsluhu tlačítka, detekci hran a interpret ATCI.

Příkaz pro build:

west build -b gauger_lte/nrf9151/ns application

Interní název desky je gauger_lte - GLIDER je komerční název produktu; oba označují tentýž hardware.