Sub-GHz rádio

Rádiová komunikace je srdcem sady TOWER Kit. Tento dokument popisuje, jak rádio v základu funguje.

S naší sadou IoT Kit si vybudujete vlastní síť v pásmu sub-GHz.

informace

Frekvence 868 MHz (pro Evropu) nebo 915 MHz (pro USA) umožňuje komunikaci na velké vzdálenosti s nízkou spotřebou. Toto pásmo slouží pro krátké signální zprávy, takže vás nebudou rušit streamovací protokoly jako Wi-Fi nebo Bluetooth.

Dosah komunikace

Rádiovou komunikaci jsme několikrát testovali a můžeme říct, že z jednoho místa obvykle pokryjete signálem celý dům.

Dosah ale ovlivňuje řada faktorů. Nejdůležitější je materiál, ze kterého je dům postavený, překážky v cestě signálu, rušení od jiných spotřebičů apod.

Jediným objektivním měřítkem dosahu je takzvaný dosah při přímé viditelnosti, měřený venku.

tip

Mezi dvěma moduly Core Module jsme při přímé viditelnosti dosáhli dosahu více než 500 metrů.

Jediný Radio Dongle nebo Core Module také pokryje třípodlažní dům i celou zahradu kolem něj.

poznámka

Pokud by dosah rádiové komunikace nestačil, lze síť rozšířit na úrovni IP díky replikaci zpráv MQTT na hlavní server.

Topologie rádiové sítě

TOWER podporuje jen topologii hvězda. Ta je vysoce spolehlivá, snadno se v ní hledají chyby a výdrž na baterie je předvídatelná.

V rádiové síti TOWER jsou dva typy zařízení:

• Radio Dongle: lze s ním spárovat až 32 zařízení
• Radio Node: každý uzel musí být spárovaný s bránou. Uzlem může být senzor (např. teploty, vlhkosti, CO2) nebo akční člen (výkonové relé, LCD, ovladač LED pásku).

informace

Více o párování uzlů se dočtete v kapitole Správa rádiové sítě.

Řízení spotřeby rádia

Brána je trvale napájená, takže zprávám naslouchá neustále. Odeslat zprávu z uzlu do brány proto není problém.

Uzly napájené z baterií by naopak měly mít rádio většinu času vypnuté, protože spotřebovává hodně energie.

To nevadí, pokud chcete ze zařízení jen odesílat zprávy: zařízení zapne rádio, odešle zprávu a rádio zase vypne.

Pokud chcete rádiový uzel ovládat z brány, například uzel s modulem Relay Module (relé s nízkou spotřebou), kterému posíláte příkazy z brány, máte dvě možnosti.

Použití napájecího adaptéru

Pokud je modul Power Module nebo Core Module trvale napájený, můžete ve firmwaru zapnout rádiový režim TWR_RADIO_MODE_NODE_LISTENING.

poznámka

Funguje to jen díky trvalému napájení. Pro zařízení na baterie se tento režim na delší dobu nehodí.

void application_init(void)
{
    twr_radio_init(TWR_RADIO_MODE_NODE_LISTENING);
}

Nastavení časového limitu naslouchání pro spící uzel

Při inicializaci rádia můžete nastavit časový limit naslouchání pro spící uzel funkcí twr_radio_set_rx_timeout_for_sleeping_node(TIME_IN_MILLISECONDS).

informace

V příkladu níže se teplota odesílá každých 10 minut a po odeslání teploty bude uzel naslouchat nastavených 400 milisekund.

Například ve flow v Node-RED tak můžete počkat na zprávu s teplotou a hned na ni odpovědět požadovaným stavem modulu Relay Module. Stav relé si přitom musíte ve flow uložit a poslat ho až po příchodu zprávy s teplotou.

pozor

Hodí se to jen pro zařízení, u kterých nevadí delší prodleva, než se změna projeví.

Příklad kódu: naslouchání spícího uzlu

/* Temperature event handler, this will just send the value through the radio *
 * and allow the Core Module to switch to Listening mode for 400ms            */
void tmp112_event_handler(twr_tmp112_t *self, twr_tmp112_event_t event, void *event_param)
{
    float value;
    event_param_t *param = (event_param_t *)event_param;

    if (event == TWR_TMP112_EVENT_UPDATE)
    {
        twr_radio_pub_temperature(param->channel, &value);
        param->value = value;
        values.temperature = value;
    }
}

void application_init(void)
{

    static twr_tmp112_t temperature;
    twr_tmp112_init(&temperature, TWR_I2C_I2C0, 0x49);
    twr_tmp112_set_event_handler(&temperature, tmp112_event_handler, NULL);
    twr_tmp112_set_update_interval(&temperature, 60 * 1000);               // Update every 10 minutes

    twr_radio_init(TWR_RADIO_MODE_NODE_SLEEPING);
    twr_radio_pairing_request("relay", VERSION);
    twr_radio_set_rx_timeout_for_sleeping_node(400);
}

Parametry rádia

Parametr	Hodnota
Komunikační frekvence (Evropa)	868,0 MHz
Komunikační frekvence (USA)	915,0 MHz
Typ modulace	GFSK
Modulační rychlost	19,2 kbps
Frekvenční zdvih vysílače	20 kHz
Vysílací výkon	11,6 dBm
Šířka pásma přijímacího filtru	100 kHz

Struktura paketu

PRE(4)	SYN(4)	LEN(1)	DST(1)	DATA(0..60)	CRC(2)

Vysvětlení jednotlivých částí

• PRE(4): tato část se nazývá preambule a tvoří ji střídavá sekvence nul a jedniček (32 bitů).
• SYN(4): tato část se nazývá synchronizační slovo a má pevnou hodnotu 0x88888888.
• LEN(1): tato část určuje délku pole DATA plus 1 (počítá se i pole DST).
• DST(1): cílová adresa (pro logické adresování v síti).
• DATA(0..60): datové pole payloadu s proměnnou délkou.
• CRC(2): kontrolní součet počítaný přes všechna pole kromě polí PRE a SYN. Polynom CRC je 0x1021.