Авторизация
Зарегистрироваться

Новый импульс развития «Интернета вещей» LoraESP32 SX1278


Одна из интересных технологий «интернета вещей» — сети LoRa. В интернете очень мало информации о нём описаны. Восполнит пробел не получится у меня, но свои 5 копеек я вставлю.

Что же такое лора?

Это технология связи на большие (Long Range) расстояния, запатентованная компанией Semtech, и реализованная в их чипах SX1272, SX1276, SX1278 LoRa это протокол низкого уровня, поверх которого могут реализовываться более высокоуровневые протоколы, например LoRaWAN.
Особенность стандарта LoRa — это передача небольших пакетов данных с невысоким энергопотреблением. По заверениям производителя, дальность на открытом воздухе может достигать 10км, а время работы от батареи может составлять несколько лет. Рабочие частоты зависят от страны, и составляют 433 или 868МГц (EU-версия) или 915МГц (USA-версия). В реальности эти цифры очень сильно отличаются от заявленных.

Для практической проверки дальности один из модемов был оставлен в квартире у окна, второй был подключен к Raspberry Pi и вынесен на улицу. В некоторых источниках обещается дальность в городских условиях порядка 3км. Результат увы, не так хорош: на практике, при максимальной мощности и антенне на 868МГц, сигнал полностью глушится уже примерно через 3 многоквартирных дома. Разумеется на открытых местах дальность выше, но стоит «завернуть за угол», как сигнал весьма быстро пропадает. В общем, результат 3км в городе наверное можно получить разве что если разместить антенну на телебашне, реально можно рассчитывать в лучшем случае на 300м. Но и это не так плохо, учитывая небольшую мощность передаваемого сигнала.

Устройства стандарта LoRa представляют собой удобное и готовое решение для низкоскоростной передачи малых объемов данных на относительно большие (сотни метров-километры) расстояния. Устройства LoRa оптимизированы под низкое энергопотребление, что позволяет их использовать с питанием от батарей или аккумуляторов (однако платой за это является низкая скорость передачи данных). К примеру, если фермер захочет выводить на домашний дисплей температуру в теплицах, это будет практически идеальным применением для LoRa — малые объемы данных, большие расстояния и прямая видимость до объектов. Модемы также могут использоваться в больших помещениях — ангары, заводы, там где тянуть провод до датчиков сложно или дорого, а объемы данных невелики. Возможно использование и в домашних условиях, высокая чувствительность модулей позволит использовать даже короткие антенны в виде «зигзага» на печатной плате. В городе же, качество связи будет сильно зависеть от наличия радиовидимости между антеннами, высоты размещения антенн и пр. Многие сейчас сильно воодушевлены возможностями «глобальных» сетей LoraWAN, однако вопрос размещения антенн будет весьма критичным для дальности в подобной сети. Впрочем, это верно для любых систем передачи радиосигналов, так что чуда здесь не случилось.

Ну вкратце о самом esp32 модуле:

Сам контроллер включает в себя esp32, oled дисплей и модуль lora на 433мГц

Wi-Fi 802.11 bgn до 150 Мбит/с
4 MAC интерфейса
AMPDU

Bluetooth Поддержка BR/EDR/LE
Поддержка передатчика и класса 1 и класса 2

CPU Двухъядерный Xtensa LX6 до 400DMIPS
До 600DMIPS при напряжении ядра 1.2 В
Размер кода на 15% меньше
6 уровней прерываний

Внутренняя RAM для пользовательского ПО 500kB, 200kB для пользователей

Flash 4 МБ пространства
Настраиваемое отображение таблицы для OTA

Внутренне LDO для внешней Flash 1.8 В/3.3 В
Поддержка отключения питания Flash во время «глубокого сна»

SD/eMMC/SDIO Host да
SPI 4
GPIO 32
UART 2 с DMA

LED PWM поддерживается аппаратно, 16 каналов,
таймеры 20 bit, работающие на тактовой частоте 80 МГц
13bit точности при 1 кГц
15bit точности при 250 Гц

Motor PWM Pluse-counter аппаратно
Удалённое управление поддерживается аппаратно
Таймер 2 таймера 32 bit и 2 таймера 64 bit
1 RTC-таймер 48 bit

Сторожевой таймер (watchdog) 2 системных Watchdog и 1 RTC watch dog

ADC 16 каналов, 12 bit, поддержка аналогового усилителя Low Noise Analog Amplifier

DAC 2 канала, 10 bit

32k Crystal поддержка для режимов «сна»

Датчик сенсора поддерживается, 10 каналов

Датчик температуры да

Шифрование Flash поддерживается аппаратно

E-fuse 1 kB, записывается пользователем, включая MAC-адреса

AES поддержка AES-128, AES-192 и AES-256 стандарта FIPS PUB 197

SHA поддержка SHA-1, SHA-256, SHA-384 и SHA-512 стандарта FIPS PUB 180-4

Восстановление памяти в RTC 8Kbyte, выполняется по инструкции

ULP-сопроцессор поддержка контроля датчиков в режиме «глубокого сна»

От теории к практике

Увлекся я случайно всякими микроконтроллерными штучками, но сам не программист. А желание изучать огромное. Заказал себе esp32+lora для попытки связать гараж с домом.
Заранее прошу прощения за качество фото.


LoRa = «Long Range» радиоканал с низким потреблением, высокой помехоустойчивостью и малой скоростью передачи. То есть то, что нужно для «интернета вещей». Например, передавать данные с теплиц Дальность обычно заявлена от километра и более, но устойчиво в городе тянет метров 300.У меня так и вышло, связь в городе около 300 метров.

Модуль собран конечно небрежно, местами неотмытый флюс. Но я думаю пойдет))

Продавец отправил без антен, пришлось импровизировать, потом конечно заказал нормальные антены.
Так как сам кодить не могу, то я обратился к конструктору Макса, на wifi-iot.com
Собрал там прошивки для двух устройств, пока в данном варианте только сбор показаний с датчика bmp-180(температура+ давление).
С этим проблем не возникло, все работает, пакеты передаются, приемник принимает и отображает на экране показания температуры и давления. Но правда до гаража мне не добить, вышло около 300 метров. Поэтому пока девайс в тумбочку, пока не придумал ему применение.
Ну а так выглядит веб-интерфейс в прошивках от wifi-iot


Кому интересно немного теории
Технология LoRa компании Semtech: новый импульс развития «Интернета вещей»
Автор Константин Верхулевский info@icquest.ru

Приобретался через посредника Yoybuy
Скрин покупки со всеми нюансами доставки, За 2 товара

Всем спасибо за внимание. Продолжение следует...

Товар предоставлен для написания обзора магазином. Обзор опубликован в соответствии с п.18 Правил сайта.
Планирую купить +72 Добавить в избранное +64 +138
свернуть развернуть
Комментарии (44)
RSS
+
avatar
+1
слишком дорого.
Рассмотрел, что там ещё в заказе ТВ бокс и цена не 67$ а 30$ что хоть и лучше но всё равно очень дорого! Лучше nodemcu + внешний дисплей (не особо он и нужен обычно) и роутер. Как я понял, дальности заявленной добиться всё равно не получилось.
+
avatar
  • kirich
  • 25 апреля 2018, 23:55
+1
Как посмотреть, мне вот надо 12 таких фиговин, плюс по идее две централи. Как я понимаю, штуковина из обзора может заменить фиговины, которые мне нужны и при этом обойтись несколько дешевле.
Хотя с другой стороны, не факт что время на разработку ПО выйдет меньше разницы в цене с готовым вариантом. Хотя мне всего-то и надо что передавать 12 команд от 12 устройств по радиоканалу на центральное устройство где просто отобразить факт прихода команды.
+
avatar
0
В зависимости от расстояния CC1120 или классика CC1101 — библиотек полно на сайте TI или сразу CC1310 с онлайн средой разоаботки и протоколами передачи. Напиши в личку если нужны подробности могу помочь с этим.
+
avatar
  • pet80
  • 26 апреля 2018, 11:50
0
Интересно прочитать обзор с материалом (ссылками) достаточным для вхождения в тему по СС1310, напишите?
Если знаете самодостаточный «проверенный» модуль СС1310 — включающий как минимум антенну, разъем для программирования, ссылкой поделитесь пожалуйста :).
+
avatar
  • u199
  • 26 апреля 2018, 00:23
0
Nodemcu на ESP8266 построено, а он послабее по характеристикам железа, чем 32. Правда крайне сомневаюсь что автору поста это нужно, по крайней мере для bmp180.
+
avatar
  • KaDaBRa
  • 26 апреля 2018, 00:49
+1
Вы основную часть пропустили — LoRa.
Готовые платы без экрана и лора стоят по 7-10 баксов, а тут за 15 получается интересное устройство.
Хотя вот за 10 нашел ESP32 + LoRa.
+
avatar
  • fomenks
  • 26 апреля 2018, 00:04
+2
LoRa это не WiFi. Её настраивать нужно уметь. У меня получилось выжать 2.5 км в городе, но на скоростях десятки бит в секунду. Это на 433 МГц
Думаю на 868 все было бы ещё лучше.
+
avatar
  • loole
  • 26 апреля 2018, 00:38
+4
Думаю на 868 MHz и 2,5 км в городе вообще ничего бы не было…
Если только не имеется ввиду стационар и прямая видимость. Но это уже полная бессмыслица…
+
avatar
0
На большей частоте, лучше? Вы имеете ввиду, дальность выше?
Обычно наоборот бывает…
Если скорость, то чуть может подрости с одновременным падением дальности.
Мне так кажется.
+
avatar
  • LiS92
  • 26 апреля 2018, 01:35
+1
433 (70см) в мск настолько забит что проблемы будут именно с этим, я бы брал только 868 (хотя там тоже много сигналок, но хотя бы баофенгов не водится =) )
+
avatar
  • sim31r
  • 30 апреля 2018, 08:26
0
На 868 всё работает хорошо. Но я против таких статей, потому что сейчас все кинутся туда и засрут 868 МГц ))
+
avatar
  • fomenks
  • 26 апреля 2018, 06:03
+1
Я имел ввиду забитость диапазона 433.
+
avatar
+1
lorawan.lace.io/lora-range-test/

Вот тут тестировали дальность передачи. Если разместить очень высоко, то реально выжимаются заявленные 3км дальности, ниже — меньше.
+
avatar
0
кстати, в тему «близости к кв»: здесь нигде не упомянут замечательный диапазон 169 MHz
+
avatar
0
Чем выше частота тем меньше дальность наземной связи, и скорость не связана с тем с какой частотой передается сигнал, скорость связана с bandwidth (пропускной способностью) модуляцией и т.д. А этот самый bandwidth, в данной железке может быть от 7.8кГц до 500кГц м он будет таким, что на 433, что 868, чем больше тем выше скорость передачи, но натыкался в интернете, что при этом падает чувствительность (чем больше bandwidth) и, соответственно, дальность связи. Наверно это из-за архитектуры приемника.
+
avatar
+6
Добавил в корзину был приятно удивлён, у меня из этого магазина много всякой фигни планируется закупить.

Еще там есть и промышленный образец, без няшности, ардуино гребенки и экранчика за 6$.



Upd: Нашел за 2$
item.taobao.com/item.htm?id=534906947976

Upd2: В России на 433МГц разрешено только 10мВт, сабж на 100мВт. Там же на Таобао есть и 1Вт девайсы, обещают до 8км.
+
avatar
  • sim31r
  • 30 апреля 2018, 08:27
0
Думаю если телеметрию передавать раз в час коротко, то проблем не будет, не засекут такое и ни кому проблем не создаст. А вот непрерывная передача конечно другое дело.
+
avatar
  • sav13
  • 26 апреля 2018, 05:29
+11
Мне кажется, тема Лоры не раскрыта в обзоре совсем

Где реальные замеры энергопотребления в режиме приема, передачи и сна?
Скорость передачи в зависимости от дальности? Если уж нормальной радиоаппаратуры нету

Какие антенны можно применять для нормальной дальности? От раций?
+
avatar
  • MACman
  • 26 апреля 2018, 10:24
0
Можно использовать любые антенны на соответствующий диапазон (433 или 868 МГц). По возможности, лучше использовать узконаправленные антенны.
+
avatar
  • sim31r
  • 30 апреля 2018, 08:29
0
На передачу чем выше мощность, тем больше потребление. На 1Вт 250 мА, передача 400 мс. Приемник очень экономичный, микроамперы, если правильно настроить. Там 2 режима прием, обычный прием, несколько миллиампер, и «глухой» режим, периодически просыпается и слушает эфир, нужна специальна передача для такого режима с длинной преамбулой.
+
avatar
  • pulp
  • 26 апреля 2018, 06:08
0
Вообще то LoRa — это скорее инфраструктурная сеть, похожая на сотовую. С базовыми станциями, роутингом пакетов и прочим блэкджеком. Тогда и дальность будет ))
+
avatar
+4
Вообще-то, это LoRaWAN. А LoRa это способ модуляции.
+
avatar
0
хабр это конечно хорошо, но если вам знакома модель osi, разумно предположить, что phy сразу делается под конкретный mac, а не просто так)
+
avatar
  • X3Shim
  • 26 апреля 2018, 06:21
+2
1 ватт лора при прямой видимости, на малых скоростях и приличных антеннах дает 30+ км.
+
avatar
0
у антенн на фотке не противовеса, эффективность около нуля будет

модуль этот как скрестить ежа с ужом
практичней брать модули с мега328 для датчиков — проще код и дешевле
на приемной стороне нужен шлюз лора-ип и в виде отдельного устройства где-то за 40 баксов есть
есть промышленные шлюзи на 2 модуля, но это злишне

в берлине есть лора сеть, но там мало датчиков, чисто по приколу народ делает
у меня дома счетчики стоят с подобным радиоканалом, а я думал там выпуклая оптопара и даже видел, как тетка программировала их при замене в 2015 и с тех пор больше никто не приходил и я думал, что мне фуфел стали стирать, потому что каждый год надо было доплачивать, хотя раньше мне возвращали приличные суммы

звонил туда, оказалось, что новые счетчики необслуживаемые и сами сливают инфу
вот так вот я выглядел дураком, когда звонил в контору
+
avatar
  • Z2K
  • 26 апреля 2018, 18:23
+1
“2015 и с тех пор больше никто не приходил
оказалось, что новые счетчики необслуживаемые и сами сливают инфу”
Так глушите их к едрена матери. И пускай приходят, а то разленились. 10МВт в соседней комнате хватит.
+
avatar
  • Z2K
  • 26 апреля 2018, 18:33
0
«в берлине есть лора сеть, но там мало датчиков, чисто по приколу народ делает» — вот нахрена такая хрень? :). ДЖСМ за глаза хватает. И покрытие в каждой подворотне. СМД симка 1.5*1.5мм. Так и умрет Лора младенцем, помятите мои слова. :)
+
avatar
0
какой дурак будет платить за то, что можно сделать бесплатно?
гсм денег стоит и жрет много энергии и трафик там тарифицируется по 10 или 100кб за раз
я мобильным инторнетом не пользуюсь, в метро халява есть и ладно
+
avatar
  • altzw
  • 26 апреля 2018, 08:33
0
ценник, конечно, для домашней автоматики вообще не гуманный.
но LoRa и не особо для дома.
+
avatar
0
Доставка и наценка посредника негуманные, а так 12 баксов.
+
avatar
  • 2gusia
  • 26 апреля 2018, 08:43
+5
Ну раз до гаража не добило, самое время меш сеть разворачивать :) Купить ещё горсть и по трассе до гаража в вороньих гнёздах прятать. Будет у вас частная инфраструктурная сеть дом-гараж…

Если серьёзно, надо смотреть настройки снижения битрейта. Если такое есть, существенно увеличит дальность. У НАСАих хрень с плутона добивает но на скорости доли бод.
+
avatar
  • Z2K
  • 26 апреля 2018, 18:26
+1
«У НАСАих хрень с плутона добивает но на скорости доли бод.» — антенки у них другие. Поставь автор такие, может и к гаражу б добрался.
+
avatar
+2
там всё дело в тёплом ламповом звуке передатчике;)

(нет настроек, есть накопление… кажется, эта статья была получше)
+
avatar
+2
Данными ссылками вы дерзким образом отвлекли меня от работы и отняли у меня 2 часа моей жизни!
+
avatar
+4
Оно же, но за 13 баксов, я правильно понял?

aliexpress.com/item/LoRa-ESP32-0-96-Inch-Blue-OLED-Display-SX1278-Bluetooth-WIFI-Lora-Kit-32-Module-Internet/32829056144.html,searchweb201602_2_10152_10709_10151_10065_10344_10068_10342_10343_10340_10341_10543_10697_10696_10084_10083_10618_10710_10307_10301_10059_10212_308_100031_10103_441_10624_10623_10622_10621_10620_10125,searchweb201603_2,ppcSwitch_5_ppcChannel&algo_expid=258a8b9a-d169-4baf-8539-990f9a8a2f7b-10&algo_pvid=258a8b9a-d169-4baf-8539-990f9a8a2f7b&transAbTest=ae803_2&priceBeautifyAB=0
+
avatar
  • Wava
  • 26 апреля 2018, 10:18
0
А как в быту ими можно пользоваться?
+
avatar
  • evg123
  • 26 апреля 2018, 12:31
0
Скрин покупки и п.18?
+
avatar
0
Скрин покупки и п.18?
Всё верно! Этот посредник в чёрном списке, известен как злостный рекламщик.
+
avatar
  • san_q
  • 26 апреля 2018, 21:05
0
Один известный (в узких кругах) производитель автосигнализаций использует эту технологию в своих продуктах, обещают до 8 км связь с машиной.
+
avatar
0
Рекомендую ТСу скачать Lora Calculator с сайта Семтеча (производителя чипов LoRa) и подобрать с его помощью правильные настройки модулей. Плюс уберите эти «пружинки» и замените их простым одножильным куском провода длиной соответственно частоте (на 433 это 165мм, на 868 соответственно вдвое короче). И почувствуйте разницу. Ни один из «обычных» модулей не перебьет ЛоРу по дальности — у нее приемник работает с подшумовым уровнем сигнала. Плюс «размазывание» данных дают очень высокую стабильность к помехам. На ютубе видел ролик, где пытались узкой помехой в разы мощнее по уровню забить ЛоРу — не прошло.
+
avatar
  • sim31r
  • 30 апреля 2018, 08:34
0
Помехи разные бывают. Если надо глушить Лору, можно исказить один бит (далее по контрольной сумме вся посылка будет забракованна), это импульсная помеха, затраты минимальные, результат 100%.
+
avatar
0
Ну это Вы прям Америку открыли на счет одного бита. По минимальным затратам — посмотрите сами www.youtube.com/watch?v=o0lHBM72p_M
+
avatar
+1
Взял при помощи пары таких модулей 1 км с родными антенками(почти прямая видимость).
Один был как передатчик второй — приёмник, стандартные примеры из библиотеки:
github.com/Heltec-Aaron-Lee/WiFi_Kit_series/tree/master/esp32/libraries/LoRa
Только после инициализации лора добавил следующие строки:

LoRa.setTxPower(17); //2-17
LoRa.setSpreadingFactor(12); //6-12
LoRa.setCodingRate4(8); //5-8
LoRa.setSignalBandwidth(62.5E3);
//7.8E3, 10.4E3, 15.6E3, 20.8E3, 31.25E3, 41.7E3, 62.5E3, 125E3, and
LoRa.enableCrc();



Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.