Liberare il potenziale IoT: integrazione di STM32F1 Blue-Pill con EByte LoRa E32, E22 ed E220 Shields

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Il panorama dell’Internet delle cose (IoT) sta evolvendo a ritmo rapido, portando a una crescente richiesta di tecnologie di comunicazione robuste e scalabili. LoRa, o Long Range, è una di queste tecnologie che ha guadagnato notevole slancio negli ultimi anni. In questo articolo, approfondiremo l’integrazione di STM32F1 Blue-Pill, un microcontrollore altamente capace, con i moduli shield EByte LoRa E32, E22 e E220, che sono popolari per applicazioni a lunga distanza e a basso consumo energetico.

Inizio ad utilizzare i microcontrollori STM32 e trovo che siano di qualità superiore. Ma ho bisogno di una scheda di prototipazione per svolgere il mio lavoro più velocemente.

STM32F1 blue pill EByte LoRa Exx shield
STM32F1 blue pill EByte LoRa Exx shield

Moduli shield EByte LoRa E32, E22 e E220

I moduli EByte LoRa E32, E22 e E220 sono potenti moduli trasceiver LoRa di alta qualità che forniscono soluzioni wireless a lunga distanza e a basso consumo energetico. Questi moduli supportano la modulazione LoRa per LPWAN (Low Power Wide Area Network) e sono conformi al protocollo LoRaWAN Classe A, rendendoli ideali per applicazioni IoT.

Tutorial EByte E32

Tutorial EByte E22

Tutorial EByte E220

Pinout STM32F1

Come puoi vedere nel diagramma del pinout, puoi trovare più di una interfaccia seriale. In questa scheda, ho aggiunto dei jumper per selezionare l’interfaccia Serial1 (Tx -> PA9, Rx->PA10) e l’interfaccia Serial2 (Tx -> PA2, and Rx->PA3).

Pinout STM32 STM32F1 STM32F103 STM32F103C8 low resolution
Pinout STM32 STM32F1 STM32F103 STM32F103C8 a bassa risoluzione

I pin selezionabili sono anche AUX, M0 e M1.

Ecco la mia selezione di STM32 STM32F103C8T6 STM32F401 STM32F411 ST-Link v2 ST-Link v2 official

Per AUX ho messo PA0 (o pin WAKE) e PA1, per M0 puoi selezionare B0 e B1, per M1 puoi selezionare B2 e B10.

STM32F1 Blue Pill EByte LoRa Exx fully connected
STM32F1 Blue Pill EByte LoRa Exx completamente connessi

Puoi anche impostare M0 e M1 in modalità fissa e selezionare lo stato statico nell’interruttore DIP.

PCB


Puoi ordinare il PCB da PCBWay per pochi dollari PCBWay
PCB from PCBWay

Come al solito, ho creato un PCB che può essere fresato, quindi quando lo invio in fabbrica per la produzione, sono sicuro che funzioni correttamente.

STM32F1 EByte LoRa Exx shield milled PCB
PCB fresato STM32F1 EByte LoRa Exx

Il design è piuttosto semplice, puoi controllare le connessioni nello schema del PCB:

STM32F1 blue-pill EByte LoRa Exx shield PCB
PCB STM32F1 Blue Pill EByte LoRa Exx

La configurazione standard è la seguente:

HardwareSerial Serial2(USART2);   // PA3  (RX)  PA2  (TX)
LoRa_E32 e32ttl(&Serial2, PA0, PB0, PB10); //  Serial2 AUX M0 M1

Ma, come già descritto, puoi selezionare altre configurazioni con i jumper:

  • M0 puoi selezionare B0 e B1;
  • M1 puoi selezionare B2 e B10.

Ecco la descrizione del PCB per capire meglio.

STM32F1 blue pill EByte LoRa Exx shield description
Descrizione del PCB STM32F1 Blue Pill EByte LoRa Exx

Lista della spesa

EByte LoRa E32 AliExpress (433MHz 5Km) - AliExpress (433MHz 8Km) - AliExpress (433MHz 16Km) - AliExpress (868MHz 915MHz 5.5Km) - AliExpress (868MHz 915MHz 8Km)

EByte LoRa E22 AliExpress (433MHz 5.5Km) - AliExpress (433MHz 10Km) - AliExpress (868MHz 915Mhz 5.5Km) - AliExpress (868MHz 915Mhz 10Km)

EByte LoRa E220 E220-400T22D 433MHz 5Km - E220-400T30D 433MHz 10Km - E220-900T22D 868MHz 915MHz 5Km - E220-900T30D 868MHz 915MHz 10Km

QuantitàTipo di componenteProprietà
1Lora Exxvariante 1; tensione 3-5V; tipo Basic
1Interruttore DIPcanali 1; package dipswitch-02
2Header maschio generico – 3 pinpin 3; passo pin 0.1in (2.54mm); diametro foro 1.0mm, 0.508mm; forma ♂ (maschio); package THT; fila singola
3Resistore 4.7kΩ genericobende 4; tolleranza ±5%; passo pin 400 mil; package THT; resistenza 4.7kΩ
3Resistore 2kΩ genericobende 4; tolleranza ±5%; passo pin 400 mil; package THT; resistenza 2kΩ
Header femmina generico Passo pin 0.1in (2.54mm);
Header maschio/femmina generico Passo pin 0.1in (2.54mm);

Configurazione e test

STM32F1 blue pill EByte LoRa Exx shield assembled
STM32F1 Blue Pill EByte LoRa Exx Shield Assembled

Ora vado a mostrarti un semplice sketch per ottenere la configurazione di un modulo EByte LoRa E220. Prima di tutto, ricorda di impostare il costruttore corretto con la selezione corretta dei pin.

/*
 * LoRa E220
 * Get configuration.
 * You must uncommend the correct constructor.
 *
 * by Renzo Mischianti <https://mischianti.org>
 *
 * https://mischianti.org
 *
 * E220		  ----- WeMos D1 mini	----- esp32			----- Arduino Nano 33 IoT	----- Arduino MKR	----- Raspberry Pi Pico   ----- stm32               ----- ArduinoUNO
 * M0         ----- D7 (or 3.3v)	----- 19 (or 3.3v)	----- 4 (or 3.3v)			----- 2 (or 3.3v)	----- 10 (or 3.3v)	      ----- PB0 (or 3.3v)       ----- 7 Volt div (or 3.3v)
 * M1         ----- D6 (or 3.3v)	----- 21 (or 3.3v)	----- 6 (or 3.3v)			----- 4 (or 3.3v)	----- 11 (or 3.3v)	      ----- PB10 (or 3.3v)      ----- 6 Volt div (or 3.3v)
 * TX         ----- D3 (PullUP)		----- TX2 (PullUP)	----- TX1 (PullUP)			----- 14 (PullUP)	----- 8 (PullUP)	      ----- PA2 TX2 (PullUP)    ----- 4 (PullUP)
 * RX         ----- D4 (PullUP)		----- RX2 (PullUP)	----- RX1 (PullUP)			----- 13 (PullUP)	----- 9 (PullUP)	      ----- PA3 RX2 (PullUP)    ----- 5 Volt div (PullUP)
 * AUX        ----- D5 (PullUP)		----- 18  (PullUP)	----- 2  (PullUP)			----- 0  (PullUP)	----- 2  (PullUP)	      ----- PA0  (PullUP)       ----- 3 (PullUP)
 * VCC        ----- 3.3v/5v			----- 3.3v/5v		----- 3.3v/5v				----- 3.3v/5v		----- 3.3v/5v		      ----- 3.3v/5v             ----- 3.3v/5v
 * GND        ----- GND				----- GND			----- GND					----- GND			----- GND			      ----- GND                 ----- GND
 *
 */

#include "Arduino.h"
#include "LoRa_E220.h"

// ---------- esp8266 pins --------------
//LoRa_E220 e220ttl(RX, TX, AUX, M0, M1);  // Arduino RX <-- e220 TX, Arduino TX --> e220 RX
//LoRa_E220 e220ttl(D3, D4, D5, D7, D6); // Arduino RX <-- e220 TX, Arduino TX --> e220 RX AUX M0 M1
//LoRa_E220 e220ttl(D2, D3); // Config without connect AUX and M0 M1

//#include <SoftwareSerial.h>
//SoftwareSerial mySerial(D2, D3); // Arduino RX <-- e220 TX, Arduino TX --> e220 RX
//LoRa_E220 e220ttl(&mySerial, D5, D7, D6); // AUX M0 M1
// -------------------------------------

// ---------- Arduino pins --------------
//LoRa_E220 e220ttl(4, 5, 3, 7, 6); // Arduino RX <-- e220 TX, Arduino TX --> e220 RX AUX M0 M1
//LoRa_E220 e220ttl(4, 5); // Config without connect AUX and M0 M1

//#include <SoftwareSerial.h>
//SoftwareSerial mySerial(4, 5); // Arduino RX <-- e220 TX, Arduino TX --> e220 RX
//LoRa_E220 e220ttl(&mySerial, 3, 7, 6); // AUX M0 M1
// -------------------------------------

// ------------- Arduino Nano 33 IoT -------------
// LoRa_E220 e220ttl(&Serial1, 2, 4, 6); //  RX AUX M0 M1
// -------------------------------------------------

// ------------- Arduino MKR WiFi 1010 -------------
// LoRa_E220 e220ttl(&Serial1, 0, 2, 4); //  RX AUX M0 M1
// -------------------------------------------------

// ---------- esp32 pins --------------
// LoRa_E220 e220ttl(&Serial2, 15, 21, 19); //  RX AUX M0 M1

//LoRa_E220 e220ttl(&Serial2, 22, 4, 18, 21, 19, UART_BPS_RATE_9600); //  esp32 RX <-- e220 TX, esp32 TX --> e220 RX AUX M0 M1
// -------------------------------------

// ---------- Raspberry PI Pico pins --------------
// LoRa_E220 e220ttl(&Serial2, 2, 10, 11); //  RX AUX M0 M1
// -------------------------------------

// ---------------- STM32 --------------------
HardwareSerial Serial2(USART2);   // PA3  (RX)  PA2  (TX)
LoRa_E220 e220ttl(&Serial2, PA0, PB0, PB10); //  RX AUX M0 M1
// -------------------------------------------------

void printParameters(struct Configuration configuration);
void printModuleInformation(struct ModuleInformation moduleInformation);

void setup() {
	Serial.begin(9600);
	while(!Serial){};
	delay(500);

	Serial.println();


	// Startup all pins and UART
	e220ttl.begin();

	ResponseStructContainer c;
	c = e220ttl.getConfiguration();
	// It's important get configuration pointer before all other operation
	Configuration configuration = *(Configuration*) c.data;
	Serial.println(c.status.getResponseDescription());
	Serial.println(c.status.code);

	printParameters(configuration);

	ResponseStructContainer cMi;
	cMi = e220ttl.getModuleInformation();
	// It's important get information pointer before all other operation
	ModuleInformation mi = *(ModuleInformation*)cMi.data;

	Serial.println(cMi.status.getResponseDescription());
	Serial.println(cMi.status.code);

	printModuleInformation(mi);
}

void loop() {

}
void printParameters(struct Configuration configuration) {
	Serial.println("----------------------------------------");

	Serial.print(F("HEAD : "));  Serial.print(configuration.COMMAND, HEX);Serial.print(" ");Serial.print(configuration.STARTING_ADDRESS, HEX);Serial.print(" ");Serial.println(configuration.LENGHT, HEX);
	Serial.println(F(" "));
	Serial.print(F("AddH : "));  Serial.println(configuration.ADDH, HEX);
	Serial.print(F("AddL : "));  Serial.println(configuration.ADDL, HEX);
	Serial.println(F(" "));
	Serial.print(F("Chan : "));  Serial.print(configuration.CHAN, DEC); Serial.print(" -> "); Serial.println(configuration.getChannelDescription());
	Serial.println(F(" "));
	Serial.print(F("SpeedParityBit     : "));  Serial.print(configuration.SPED.uartParity, BIN);Serial.print(" -> "); Serial.println(configuration.SPED.getUARTParityDescription());
	Serial.print(F("SpeedUARTDatte     : "));  Serial.print(configuration.SPED.uartBaudRate, BIN);Serial.print(" -> "); Serial.println(configuration.SPED.getUARTBaudRateDescription());
	Serial.print(F("SpeedAirDataRate   : "));  Serial.print(configuration.SPED.airDataRate, BIN);Serial.print(" -> "); Serial.println(configuration.SPED.getAirDataRateDescription());
	Serial.println(F(" "));
	Serial.print(F("OptionSubPacketSett: "));  Serial.print(configuration.OPTION.subPacketSetting, BIN);Serial.print(" -> "); Serial.println(configuration.OPTION.getSubPacketSetting());
	Serial.print(F("OptionTranPower    : "));  Serial.print(configuration.OPTION.transmissionPower, BIN);Serial.print(" -> "); Serial.println(configuration.OPTION.getTransmissionPowerDescription());
	Serial.print(F("OptionRSSIAmbientNo: "));  Serial.print(configuration.OPTION.RSSIAmbientNoise, BIN);Serial.print(" -> "); Serial.println(configuration.OPTION.getRSSIAmbientNoiseEnable());
	Serial.println(F(" "));
	Serial.print(F("TransModeWORPeriod : "));  Serial.print(configuration.TRANSMISSION_MODE.WORPeriod, BIN);Serial.print(" -> "); Serial.println(configuration.TRANSMISSION_MODE.getWORPeriodByParamsDescription());
	Serial.print(F("TransModeEnableLBT : "));  Serial.print(configuration.TRANSMISSION_MODE.enableLBT, BIN);Serial.print(" -> "); Serial.println(configuration.TRANSMISSION_MODE.getLBTEnableByteDescription());
	Serial.print(F("TransModeEnableRSSI: "));  Serial.print(configuration.TRANSMISSION_MODE.enableRSSI, BIN);Serial.print(" -> "); Serial.println(configuration.TRANSMISSION_MODE.getRSSIEnableByteDescription());
	Serial.print(F("TransModeFixedTrans: "));  Serial.print(configuration.TRANSMISSION_MODE.fixedTransmission, BIN);Serial.print(" -> "); Serial.println(configuration.TRANSMISSION_MODE.getFixedTransmissionDescription());


	Serial.println("----------------------------------------");
}
void printModuleInformation(struct ModuleInformation moduleInformation) {
	Serial.println("----------------------------------------");
	Serial.print(F("HEAD: "));  Serial.print(moduleInformation.COMMAND, HEX);Serial.print(" ");Serial.print(moduleInformation.STARTING_ADDRESS, HEX);Serial.print(" ");Serial.println(moduleInformation.LENGHT, DEC);

	Serial.print(F("Model no.: "));  Serial.println(moduleInformation.model, HEX);
	Serial.print(F("Version  : "));  Serial.println(moduleInformation.version, HEX);
	Serial.print(F("Features : "));  Serial.println(moduleInformation.features, HEX);
	Serial.println("----------------------------------------");
}

E questo sarà l’output della seriale.

Success
1
----------------------------------------
HEAD : C1 0 8
 
AddH : 0
AddL : 3
 
Chan : 23 -> 433MHz
 
SpeedParityBit     : 0 -> 8N1 (Default)
SpeedUARTDatte     : 11 -> 9600bps (default)
SpeedAirDataRate   : 10 -> 2.4kbps (default)
 
OptionSubPacketSett: 0 -> 200bytes (default)
OptionTranPower    : 0 -> 22dBm (Default)
OptionRSSIAmbientNo: 0 -> Disabled (default)
 
TransModeWORPeriod : 11 -> 2000ms (default)
TransModeEnableLBT : 0 -> Disabled (default)
TransModeEnableRSSI: 0 -> Disabled (default)
TransModeFixedTrans: 1 -> Fixed transmission (first three bytes can be used as high/low address and channel)
----------------------------------------
Success
1
----------------------------------------
HEAD: C1 8 3
Model no.: 13
Version  : A 
Features : 16
----------------------------------------

Thanks

  1. STM32F1 Blue Pill: piedinatura, specifiche e configurazione IDE Arduino (STM32duino e STMicroelectronics)
  2. STM32: programmazione (STM32F1) via USB con bootloader STM32duino
  3. STM32: programmazione (STM32F1 STM32F4) tramite USB con bootloader HID
  4. STM32F4 Black Pill: pinout, specifiche e configurazione IDE Arduino
  5. STM32: ethernet w5500 standard (HTTP) e SSL (HTTPS)
  6. STM32: ethernet enc28j60 standard (HTTP) e SSL (HTTPS)
  7. STM32: WiFiNINA con un ESP32 come WiFi Co-Processor
    1. STM32F1 Blue-pill: shield WiFi (WiFiNINA)
    2. STM32F4 Black-pill: shield WiFi (WiFiNINA)
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