Liberare il potenziale IoT: integrazione di STM32F4 Black-Pill con EByte LoRa E32, E22 ed E220 Shield

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Nel rapido espandersi del mondo dell’Internet of Things (IoT), le tecnologie di comunicazione a lungo raggio e a basso consumo energetico stanno diventando sempre più cruciali. Una di queste tecnologie, nota come LoRa (Long Range), si è affermata come soluzione leader, grazie alla sua capacità di facilitare una comunicazione estesa a basso consumo energetico tra dispositivi IoT.

L’o ‘STM32F4 Black-Pill, un microcontrollore potente e versatile, offre un potenziale promettente per le applicazioni IoT quando integrato con moduli LoRa come l’E32, l’E22 e l’E220 di EByte. In questo articolo, esamineremo lo Shield che utilizzo per la prototipazione rapida e che supporta tutti i moduli LoRa descritti.

STM32F4 black pill EByte LoRa Exx
STM32F4 black pill EByte LoRa Exx

Ecco quindi una scheda di prototipazione per lo sviluppo delle applicazioni LoRa. Come al solito, utilizzo i moduli EByte, e questa scheda è completamente compatibile con E32, E22 e E220.

STM32F4 black-pill pinout

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, e Rx->PA3).

STM32 STM32F411 STM32F411CEU6 pinout low resolution
STM32 STM32F411 STM32F411CEU6 pinout low resolution

Sono selezionabili anche i pins AUX, M0 e M1.

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

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

STM32F4 Black Pill EByte LoRa Exx fully connected
STM32F4 Black Pill EByte LoRa Exx fully connected

Puoi anche impostare M0 e M1 in modalità fissa e selezionare lo stato in maniera statica tramite l’interruttore DIP.

PCB


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

Come al solito, ho creato una PCB che può essere fresata, in modo da essere sicuro che funzioni correttamente quando la invio in fabbrica per la produzione.

STM32F1 EByte LoRa Exx shield milled PCB
STM32F1 EByte LoRa Exx shield PCB fresata

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

STM32F4 black-pill EByte LoRa Exx shield PCB
STM32F4 black-pill EByte LoRa Exx shield PCB

La configurazione standard per Arduino è:

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

E per MicroPython

uart2 = UART(2)
lora = LoRaE32('400T22D', uart2, aux_pin='PA0', m0_pin='PB0', m1_pin='PB10')

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

  • Serial1 (Tx->PA9, Rx->PA10) o Serial2 (Tx->PA2, Rx->PA3);
  • AUX con PA0 (o pin WAKE) e PA1;
  • M0 puoi selezionare B0 e B1;
  • M1 puoi selezionare B2 and B10.

Ecco la descrizione della PCB per comprendere meglio.

STM32F4 black pill EByte LoRa Exx shield description
STM32F4 black pill EByte LoRa Exx shield description

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
2Maschio – 3 pinpin 3; passo pin 0,1 pollici (2,54 mm); dimensione foro 1,0 mm, 0,508 mm; forma ♂ (maschio); package THT; fila singola
3Resistore 4,7kΩ bendaggi 4; tolleranza ±5%; passo pin 400 mil; package THT; resistenza 4,7kΩ
3Resistore 2kΩ bendaggi 4; tolleranza ±5%; passo pin 400 mil; package THT; resistenza 2kΩ
Femmina Passo pin 0,1 pollici (2,54 mm);
Maschio/Femmina Passo pin 0,1 pollici (2,54 mm);

Configurazione e test (Arduino & MicroPython)

STM32F4 black pill EByte LoRa Exx shield assembled
STM32F4 black pill EByte LoRa Exx shield assembled

Ecco un semplice sketch per ottenere la configurazione di un modulo EByte LoRa E220. Innanzitutto, ricorda di impostare il costruttore corretto con la selezione corretta del 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("----------------------------------------");
}

Ed ecco il serial output.

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
----------------------------------------

Ora per MicroPython un altro semplice sketch

# Author: Renzo Mischianti
# Website: www.mischianti.org
#
# Description:
# This script initializes the E220 LoRa module with MicroPython,
# retrieves the current configuration, and prints it to the console.
# The code demonstrates how to use the LoRaE32 library to interact with the module and read its configuration.
#

from machine import UART

from lora_e220 import LoRaE220, print_configuration
from lora_e220_operation_constant import ResponseStatusCode

# uart2 = UART(2)
# lora = LoRaE220('400T22D', uart2, aux_pin=15, m0_pin=21, m1_pin=19)
# STM32F411CEU6 Shield
uart2 = UART(2)
lora = LoRaE220('400T22D', uart2, aux_pin='PA0', m0_pin='PB0', m1_pin='PB2')

code = lora.begin()
print("Initialization: {}", ResponseStatusCode.get_description(code))

code, configuration = lora.get_configuration()

print("Retrieve configuration: {}", ResponseStatusCode.get_description(code))

print_configuration(configuration)

Grazie

  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)
  8. Come utilizzare la scheda SD con l’stm32 e la libreria SdFat
  9. STM32: memoria flash SPI FAT FS
  10. STM32: RTC interno, sistema orario e backup batteria (VBAT)
  11. STM32 LoRa
  1. STM32 Risparmio energetico
    1. STM32F1 Blue-Pill gestione clock e frequenza
    2. STM32F4 Black-Pill gestione clock e frequenza
    3. Introduzione e framework Arduino vs STM
    4. Libreria LowPower, cablaggio e Idle (STM Sleep).
    5. Sleep, deep sleep, shutdown e consumo energetico
    6. Sveglia da allarme RTC e Seriale
    7. Sveglia da sorgente esterna
    8. Introduzione al dominio di backup e conservazione delle variabili durante il RESET
    9. Registro di backup RTC e conservazione della SRAM
  2. STM32 invia email con allegati e SSL (come Gmail): w5500, enc28j60, SD e SPI Flash
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