在為您的項目提供無線功能時,433Mhz ASK 混合發射器和接收器是工程師、開發人員和愛好者的常見選擇,因為它價格低廉、易于使用的庫和社區支持。我們還使用此433MHz RF模塊構建了很少的項目,例如RF控制的家庭自動化和無線門鈴。但通常 ASK 混合發射器和接收器是不夠的,它的低范圍和單向通信特性使其不適用于許多應用為了解決這個不斷出現的問題,HopeRF 的開發人員設計了一個很酷的新射頻模塊,稱為RFM69HCW。在本教程中,我們將了解 RFM69HCW 射頻模塊及其優勢。
RFM69HCW RF模塊
RFM69HCW 是一種廉價且易于使用的無線電模塊,可在未經許可的 ISM(工業、科學和醫學)頻段運行,類似于我們在之前項目中使用的nRF24L01 射頻模塊。它可用于在兩個模塊之間進行通信,也可以配置為網狀網絡以在數百個模塊之間進行通信,這使其成為為家庭自動化和其他數據采集項目中使用的傳感器構建廉價短程無線網絡的完美選擇。
RFM69HCW的特點:
+20 dbm- 100兆瓦電源輸出能力
高靈敏度:在 1.2 kbps 時低至 -120 dBm
可編程 Pout:-18 至 +20 dBm,步長為 1dB
在模塊的電壓范圍內保持恒定的射頻性能
FSK、GFSK、MSK、GMSK 和 OOK 調制
內置位同步器執行時鐘恢復
115 dB+ 動態范圍 RSSI
具有超快 AFC 的自動射頻感應
具有 CRC-16、AES-128、66 字節 FIFO 的數據包引擎 內置溫度傳感器
高鏈接預算
成本非常低
RFM69HCW - 硬件概述
頻率
RFM69HCW設計為在ISM(行業,科學和醫學)頻段中工作,這是一套無執照的無線電頻率,用于低功率,短距離設備。不同的頻率在不同的區域合法,因此該模塊具有許多不同版本的315,433,868和915MHz的原因。所有主要的射頻通信參數都是可編程的,其中大部分可以動態設置,RFM69HCW 還提供了可編程窄帶和寬帶通信模式的獨特優勢。
注意:由于其功率相對較低和短期,因此在小型項目中實現此模塊不會成為問題,但是如果您想從產品中制造產品,請確保您使用正確的頻率你的地點。
范圍
那么,這個鏈接預算是多少,為什么它如此重要?鏈接預算就像所有其他預算一樣,是您一開始就擁有的東西,如果您的預算用完,您將隨著時間的推移而花費,您將無法花費更多。
鏈路預算還與發送方和接收方之間的鏈路或連接有關,它由發送方的傳輸功率和接收方的靈敏度填充,以分貝或 dB為單位計算,它也是頻率-依賴。鏈路預算會被發送方和接收方之間的各種障礙物和噪聲扣除,例如距離電纜墻樹木建筑物,如果鏈路預算用完,接收器只會在輸出端產生一些噪聲,我們不會得到任何可用信號。根據 RFM69HCW 的數據表,與 ASK 混合發射器的 105 dB 相比,它的鏈路預算為 140 dB,但這意味著這是一個重要的區別嗎?幸運的是,我們發現Radio Link Budget Calculators online 所以讓我們做一些計算來更好地理解這個話題。首先,假設我們在發送方和接收方之間有一條視線連接,并且一切都很完美,因為我們知道RFM69HCW的預算是 140 dB,所以讓我們檢查一下我們可以通信的最大理論距離,我們將所有內容都設置為零并且距離到 500KM,頻率到 433MHz,我們得到 139.2 dBm 的水平接收功率
現在,我將一切設置為零,距離 9KM 頻率為 433MHz,我們得到 104.3 dBm 的水平接收功率
所以通過上面的比較,我想我們都可以同意RFM69模塊遠遠優于ASK混合發射器和接收器模塊。
警告!必須將天線連接到模塊,因為沒有它,模塊可能會被其自身的反射功率損壞。
創建天線并不像聽起來那么難。最簡單的天線可以僅由單股 22SWG 線制成。頻率的波長可以通過公式v / f計算,其中v是傳輸速度,f是(平均)傳輸頻率。在空氣中,v等于c,即光速,即 299.792.458 m/s。因此 433 MHz 波段的波長為 299.792.458 / 433.000.000 = 34,54 cm。其中一半是 17,27 厘米,四分之一是 8,63 厘米。
對于 433 MHz 波段,波長為 299.792.458 / 433.000.000 = 69.24 cm。其中一半是 34,62 厘米,四分之一是 17,31 厘米。所以從上面的公式中,我們可以看出天線導線長度的計算過程。
電力需求
RFM69HCW 的工作電壓介于 1.8V 至 3.6V 之間,傳輸時可吸收高達 130mA 的電流。在下表中,我們可以清楚地看到模塊在不同條件下的功耗
警告:如果您選擇的 Arduino 使用 5V 邏輯電平與外圍設備進行通信,將模塊直接連接到 Arduino 會損壞模塊
在本教程中,我們將使用兩個 Arduino Nano 和兩個邏輯電平轉換器與模塊進行通信。我們使用 Arduino nano 是因為內置的內部調節器可以非常有效地管理峰值電流。下面硬件部分的Fritzing圖會更清楚的給你解釋。
注意:如果您的電源無法提供 130mA 的峰值電流,您的 Arduino 可能會重新啟動,或者更糟糕的是模塊可能無法正常通信,在這種情況下,低 ESR 的大容量電容器可以改善這種情況
RFM69模塊引腳和描述
準備定制開發板
當我購買該模塊時,它沒有配備與面包板兼容的分線板,因此我們決定自己制作一個。如果您可能必須這樣做,那么只需按照步驟操作即可。另外,請注意,這些步驟不是強制性的,您只需將電線焊接到射頻模塊并將它們連接到面包板,它仍然可以工作。我遵循此程序只是為了獲得穩定而堅固的設置。
第 1 步:準備 RFM69HCW 模塊的原理圖
第 2 步:在您選擇的任何 PCB 設計軟件上進行電路板布局
第 3 步:為它準備一個 PCB,我正在關注這個Home Made PCB 教程。我將腳印印在銅板上,然后將其放入蝕刻溶液中
第 4 步:按照兩個電路板的程序,將您的模塊焊接到封裝上。焊接兩個模塊后,如下所示
RFM69HCW 射頻模塊的引腳如下圖所示
所需材料
以下是與模塊通信所需的事項列表
兩個 RFM69HCW 模塊(具有匹配頻率):
434 兆赫 (WRL-12823)
兩個 Arduino(我正在使用 Arduino NANO)
兩個邏輯電平轉換器
兩個分線板(我使用的是定制的分線板)
一個按鈕
四個 LED
一個 4.7K 電阻 四個 220Ohms 電阻
跳線
漆包銅線 (22AWG),用于制作天線。
最后焊接(如果你還沒有這樣做的話)
硬件連接
在本教程中,我們使用 Arduino nano,它使用 5 伏邏輯,但 RFM69HCW 模塊使用 3.3 伏邏輯電平,如上表所示,因此要在兩個設備之間正確通信,必須使用邏輯電平轉換器,如下圖所示我們已經向您展示了如何將 Arduino nano 連接到 RFM69 模塊。
Fritzing 圖發送節點
連接表發送節點
Fritzing 圖接收器節點
連接表接收節點
運行示例草圖
在本教程中,我們將設置兩個 Arduino RFM69 節點并讓它們相互通信。在下面的部分中,我們將了解如何借助 LowPowerLab 的 Felix Rusu 編寫的 RFM69 庫來啟動和運行模塊。
導入庫
希望您之前做過一些 Arduino 編程,并且知道如何安裝庫。如果不采取檢查此鏈接的導入 .zip 庫部分
插入節點
將發送器節點的 USB 插入您的 PC,應將一個新的 COM 端口號添加到 Arduino IDE 的“工具/端口”列表中,將其向下筆,現在插入接收器節點,另一個 COM 端口應出現在工具/端口列表,也寫下來,借助端口號,我們將草圖上傳到發送方和接收方節點。
打開兩個 Arduino 會話
在第一個會話加載后,通過雙擊 Arduino IDE 圖標打開兩個 Arduino IDE 會話,必須打開兩個 Arduino 會話,因為這樣您可以打開兩個 Arduino 串行監視器窗口并同時監視兩個節點的輸出
打開示例代碼
現在,當一切都設置好后,我們需要在兩個 Arduino 會話中打開示例代碼,然后轉到
文件 》 示例 》 RFM6_LowPowerLab 》 示例 》 TxRxBlinky
并點擊打開它
修改示例代碼
在代碼頂部附近,查找#define NETWORKID 并將值更改為 0。使用此 ID,您的所有節點都可以相互通信。
查找#define FREQUENCY 更改它以匹配板頻率(我的是 433_MHz)。
查找 #define ENCRYPTKEY 這是您的 16 位加密密鑰。
查找 #define IS_RFM69HW_HCW,如果您使用的是 RFM69_HCW 模塊,請取消注釋
最后,查找#define NODEID 它應該默認設置為接收器
現在將代碼上傳到您之前設置的接收器節點。
是時候修改發件人節點的草圖了
現在在#define NODEID 宏中將其更改為 SENDER 并將代碼上傳到您的 Sender 節點。
就是這樣,如果您正確地完成了所有操作,您就有兩個完整的工作模型可供測試。
示例草圖的工作
成功上傳 Sketch 后,您將觀察到與 Arduino 的引腳 D4 連接的紅色 LED 亮起,現在按下 Sender Node 中的按鈕,您將觀察到紅色 LED 關閉,綠色 LED 是連接到 Arduino 的 Pin D5 點亮如下圖所示
您還可以觀察 Button Pressed!串行監視器窗口中的文本,如下所示
現在觀察連接到發送節點的引腳 D9 的藍色 LED,它會閃爍兩次,在接收節點的串行監視器窗口中,您將看到以下消息以及連接到 D9 引腳的藍色 LED接收器節點將亮起。如果您在接收器節點的串行監視器窗口中看到上述消息,并且 LED 亮起,恭喜!您已成功將 RFM69 模塊與 Arduino IDE 通信。
RFM69HCW 發射器代碼:
// ************************************************ ******************************************?
// 用于 Moteino 的示例 RFM69 草圖來說明:
/ / - 發送
// - 接收
// - 自動傳輸控制
// - 按鈕讀取/中斷
// **************************** ****************************************************** *********?
// 當您按下 SENDER Moteino 上的按鈕時,它將向
// RECEIVER Moteino 發送一條短消息并等待來自?
// RECEIVER的 ACK(確認已收到消息)莫泰諾。如果收到 ACK,SENDER 將閃爍板載 LED?
// 幾次。RECEIVER 偵聽特定令牌,并交替板載 LED
// 每當收到此令牌時,狀態從 HIGH 變為 LOW,反之亦然。
// ************************************************ ******************************************?
// 硬件設置:
// **** ****************************************************** ************************************?
// 在發送方上,將一個瞬時觸覺按鈕連接到 D3,如下所示:
// __-__?
// __| |___?
// GND ----> BTN ----> D3 (D11 on MoteinoMEGA)?
// 用 NODEID=RECEIVER 將這個草圖加載到 RECEIVER 上(在下面的配置部分調整)
// 用這個加載這個草圖到 SENDER NODEID=SENDER(在下面的配置部分調整)
//RFM69 庫和 Felix Rusu 的代碼 - felix@lowpowerlab.com
// 在以下位置獲取庫:https
?://github.com/LowPowerLab/?
// 確保在下面的配置部分調整設置?。。?/p>
// ************************************************ ************************************?
// 版權所有 Felix Rusu 2016, http://www.LowPowerLab.com /聯系方式
// ********************************************** ************************************?
// 許可證
// ********* ****************************************************** ***********************?
// 這個程序是免費軟件;您可以重新分發它 // 和/或根據
自由軟件發布? ? ? ?
的 GNU 通用 // 公共許可證的條款對其進行修改? ??
// 基礎; 許可證的第 3 版,或? ? ? ??
//(由您選擇)任何更高版本。? ? ? ? ? ? ? ? ? ??
//? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
// 分發這個程序是希望它? ?
// 有用,但沒有任何保證;甚至沒有??
// 對適銷性或適用于? ?
// 特定用途的默示保證。有關更多詳細信息,請參閱 GNU General Public? ? ? ? ?
// 許可證。? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??
//? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
// 可以在? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
// http://www.gnu.org/licenses/gpl-3.0.txt
查看許可證
//
// 請維護此許可信息以及作者身份
// 和在此代碼的任何重新分發中的版權聲明
// *************************** ****************************************************** *****?
#include
?:?
//www.github.com/lowpowerlab/rfm69 #include
#include
#include
// ***************************************************************************************** ********************************************************** **************?
// ****重要的廣播設置 - 您必須更改/配置才能匹配硬件收發器配置!****?
// **************************************************** ********************************************************** ********************?
#define NetworkID 100 //在彼此交流的所有節點上相同
#Define接收器1 //網關/接收器的唯一ID?
#Define Sender 2?
#define nodeid接收器//更改為“發件人”,如果這是發件人節點(帶有按鈕的節點)
//匹配頻率到您的Moteino上的Radio的硬件版本(UNCOMENTING ONE):
#DEFINE頻率RF69_4333MHZ
//#定義頻率RF69_868MHz?
//#定義頻率RF69_915MHz?
#define Encryptkey“ sampleCencryptkey” //所有節點上的16個字符/字節完全相同!
#Define IS_RFM69HW_HCW //僅適用于RFM69HW/HCW!如果您有RFM69W/CW,請拋棄!
// ***************************************************************************************** ********************************************************** ***************************?
#define ENABLE_ATC? ?//comment out this line to disable AUTO TRANSMISSION CONTROL?
#define ATC_RSSI? ? -75?
//** ********************************************************** ************************************************************************************************************************************************************************** baud?
115200?
#ifdef __avr_atmega1284p__?
? #define LED 15 // Moteino Megas在D15上有LED
? #define button_int 1 //中斷1(d3)上的
? 用戶按鈕#define button_pin 11 //中斷1(d3)上的用戶按鈕
#else #else#
? define led 9 // moteinos在d9?
? #define button_int 1 //用戶按鈕上有leds leds。中斷1(d3)
? #define button_pin 3 //中斷1(d3)上的用戶按鈕
#endif
#Define LED_GREEN 4 //發件人上的Green LED?
#Define LED_RED 5 //發件人上的紅色LED?
#Define RX_TOGGLE_PIN_PIN 7 // GPIO在接收器上切換
#萬一
void setup(){?
? serial.begin(serial_baud);?
? radio.Initialize(頻率,nodeid,networkID);?
#IFDEF IS_RFM69HW_HCW?
? RADIO.SETHIGHPOPTOR(); //必須僅適用于RFM69HW/HCW!
#endif?
? Radio.Encrypt(Encryptkey);?
#ifdef?
? enable_atc radio.enableAutopower(atc_rssi);?
#萬一
? char buff [50];?
? sprintf(buff,“ \ nlisting at%d MHz ...”,頻率== RF69_43333MHz?433:頻率== RF69_868MHz?868:915);?
? serial.println(buff);?
? serial.flush();?
? pinmode(button_pin,input_pullup);?
? pinmode(LED,輸出);?
? actactInterRupt(button_int,handlebutton,fall);
? PinMode(LED_GREEN,輸出);?
? pinmode(LED_RED,輸出);?
? pinmode(rx_toggle_pin,輸出);?
? DigitalWrite(LED_GREEN,低);?
? DigitalWrite(LED_RED,高);?
}
// ********這是針對D3(中斷1)的按鈕中斷的基于中斷的拒絕,?
#define flag_interrupt 0x01?
volatile int maineventflags = 0;?
boolean buttonpressed = false;?
void handlebutton()
{?
? maineventFlags | = flag_interrupt;?
}
字節LEDSTATE = low; // low = 0?
void loop(){?
? // ********這是基于中斷的基于D3(中斷1)的按鈕的中斷be拒絕,?
? if(maineventflags&flag_interrupt)
? {?
? ? lowpower.power.power.power.powerdown(sleep_120ms,adc_off,adc_off,adc_off,adc_on,bod_on,bod_on );
? ? maineventflags&= ?Flag_interrupt;?
? ? if(!digitalread(button_pin)){buttonpresse?
? ? ? = true;?
? ? }?
? }
? if(buttonpats)
? {?
? ? serial.println(“按下按鈕!”);?
? ? buttonpressed = false;?
? ? if(LEDSTATE == LOW)
? ? {?
? ? ? LEDSTATE = HIGH;?
? ? ? DigitalWrite(LED_GREEN,高);?
? ? ? DigitalWrite(LED_RED,低);?
? ? }?
? ? else?
? ? {?
? ? ? ledState = low;?
? ? ? DigitalWrite(LED_GREEN,低);?
? ? ? DigitalWrite(LED_RED,高);?
? ? }
? ? if(Radio.SendWithRetry(接收器,“ HI”,2))//目標節點ID,字符串或字節數組的消息,消息長度
? ? ? 閃爍(LED,40,3); //眨眼LED 3次,眨眼之間的40ms?
? }?
? //檢查是否收到某些東西(可能是從廣播中中斷的東西)
? ,如果(Radio.ReceivedOne())
? {?
? ? //收到serial?
? ? serial.print的打印消息('['[''' ); serial.print(radio.senderid); serial.print(“]”);?
? ? serial.print((char*)radio.data);?
? ? serial.print(“ [rx_rssi:“”); serial.print(radio.rssi); serial.print(“”]);?
? ? 序列號.println();?
? ? //檢查收到的消息是否長2個字節,并檢查消息是否專門為“ HI”
? ? if(radio.datalen == 2 && radion.data [0] =='H'&& radio.data [1] =='i')
? ? {?
? ? ? if(ledState == low)
? ? ? ? ledState = high;?
? ? ? 否則LEDSTATE =低;?
? ? ? DigitalWrite(LED,LEDSTATE);
? ? ? DigitalWrite(RX_TOGGLE_PIN,LEDSTATE);?
? ? }?
? ? //檢查發件人是否想要ACK?
? ? if(radio.ackRequested())
? ? {?
? ? ? radio.sendack();?
? ? ? serial.print(“? -? ack send”);?
? ? }?
? }?
? radio.receivedone(); //將收音機放入RX模式
? serial.flush(); //確保在睡覺之前將所有串行數據都計時
? 。
void blink(字節銷,字節delay_ms,byte loops)
{?
? for(字節i = 0; i
? {?
? ? digitalwrite(pin,high);?
? ? 延遲(delay_ms);?
? ? DigitalWrite(PIN,Low);?
? ? 延遲(DELAY_MS);
? }?
}
RFM69HCW接收器代碼:
// ******************************************************* **************************************************************************************************************************************************************************?
#include? ? ? ? ?
#include
#include
// ***************************************************************************************** ********************************************************** **************?
// ****重要的廣播設置 - 您必須更改/配置才能匹配硬件收發器配置!****?
// **************************************************** ********************************************************** ********************?
#define NetworkID 100 //在彼此交流的所有節點上相同
#Define接收器1 //網關/接收器的唯一ID?
#Define Sender 2?
#define nodeid接收器//更改為“發件人”,如果這是發件人節點(帶有按鈕的節點)
//匹配頻率到您的Moteino上的Radio的硬件版本(UNCOMENTING ONE):
#DEFINE頻率RF69_4333MHZ
//#定義頻率RF69_868MHz?
//#定義頻率RF69_915MHz?
#define Encryptkey“ sampleCencryptkey” //所有節點上的16個字符/字節完全相同!
#Define IS_RFM69HW_HCW //僅適用于RFM69HW/HCW!如果您有RFM69W/CW,請拋棄!
// ***************************************************************************************** ********************************************************** ***************************?
#define ENABLE_ATC? ?//comment out this line to disable AUTO TRANSMISSION CONTROL?
#define ATC_RSSI? ? -75?
//** ********************************************************** ************************************************************************************************************************************************************************** baud?
115200?
#ifdef __avr_atmega1284p__?
? #define LED 15 // Moteino Megas在D15上有LED
? #define button_int 1 //中斷1(d3)上的
? 用戶按鈕#define button_pin 11 //中斷1(d3)上的用戶按鈕
#else #else#
? define led 9 // moteinos在d9?
? #define button_int 1 //用戶按鈕上有leds leds。中斷1(d3)
? #define button_pin 3 //中斷1(d3)上的用戶按鈕
#endif
#Define LED_GREEN 4 //發件人上的Green LED?
#Define LED_RED 5 //發件人上的紅色LED?
#Define RX_TOGGLE_PIN_PIN 7 // GPIO在接收器上切換
#萬一
void setup(){?
? serial.begin(serial_baud);?
? radio.Initialize(頻率,nodeid,networkID);?
#IFDEF IS_RFM69HW_HCW?
? RADIO.SETHIGHPOPTOR(); //必須僅適用于RFM69HW/HCW!
#endif?
? Radio.Encrypt(Encryptkey);?
#ifdef?
? enable_atc radio.enableAutopower(atc_rssi);?
#萬一
? char buff [50];?
? sprintf(buff,“ \ nlisting at%d MHz ...”,頻率== RF69_43333MHz?433:頻率== RF69_868MHz?868:915);?
? serial.println(buff);?
? serial.flush();?
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? actactInterRupt(button_int,handlebutton,fall);
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? pinmode(rx_toggle_pin,輸出);?
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? DigitalWrite(LED_RED,高);?
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// ********這是針對D3(中斷1)的按鈕中斷的基于中斷的拒絕,?
#define flag_interrupt 0x01?
volatile int maineventflags = 0;?
boolean buttonpressed = false;?
void handlebutton()
{?
? maineventFlags | = flag_interrupt;?
}
字節LEDSTATE = low; // low = 0?
void loop(){?
? // ********這是基于中斷的基于D3(中斷1)的按鈕的中斷be拒絕,?
? if(maineventflags&flag_interrupt)
? {?
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? ? if(Radio.SendWithRetry(接收器,“ HI”,2))//目標節點ID,字符串或字節數組的消息,消息長度
? ? ? 閃爍(LED,40,3); //眨眼LED 3次,眨眼之間的40ms?
? }?
? //檢查是否收到某些東西(可能是從廣播中中斷的東西)
? ,如果(Radio.ReceivedOne())
? {?
? ? //收到serial?
? ? serial.print的打印消息('['[''' ); serial.print(radio.senderid); serial.print(“]”);?
? ? serial.print((char*)radio.data);?
? ? serial.print(“ [rx_rssi:“”); serial.print(radio.rssi); serial.print(“”]);?
? ? 序列號.println();?
? ? //檢查收到的消息是否長2個字節,并檢查消息是否專門為“ HI”
? ? if(radio.datalen == 2 && radion.data [0] =='H'&& radio.data [1] =='i')
? ? {?
? ? ? if(ledState == low)
? ? ? ? ledState = high;?
? ? ? 否則LEDSTATE =低;?
? ? ? DigitalWrite(LED,LEDSTATE);
? ? ? DigitalWrite(RX_TOGGLE_PIN,LEDSTATE);?
? ? }?
? ? //檢查發件人是否想要ACK?
? ? if(radio.ackRequested())
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? ? }?
? }?
? radio.receivedone(); //將收音機放入RX模式
? serial.flush(); //確保在睡覺之前將所有串行數據都計時
? 。
void blink(字節銷,字節delay_ms,byte loops)
{?
? for(字節i = 0; i
? {?
? ? digitalwrite(pin,high);?
? ? 延遲(delay_ms);?
? ? DigitalWrite(PIN,Low);?
? ? 延遲(DELAY_MS);
? }?
}
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