Компания
39,48
рейтинг
29 января 2014 в 20:50

Разное → USB-«свисток» на 2.4Ггц своими руками


Пока первые посылки с нашими модулями едут к своим покупателям, мы подготовили статью, которая поможет им их собрать (если приобретался набор для самостоятельной сборки) или же снять вопросы по схемотехнике (если приобретены модули в сборе). На фото — наш USB-адаптер, который можно приобрести как в виде конструктора, так и полностью собранным и готовым к работе.

Краткий ввод в курс для тех, кто первый раз увидел наш проект
Мы разрабатываем полноценную систему Умного дома. «Первая ласточка» нашей системы — DIY-диммер. Вот его основные характеристики:

  • Работа по радиоканалу 2,4Ггц (свой протокол, без лицензионных ограничений, либо реализация ZigBee на базе Atmtel BitCloud)
  • Защищенное шифрованием соединение
  • Установка без изменения стандартной электропроводки обычной квартиры
  • Низкий расход электроэнергии
  • Привычный внешний вид выключателей
  • Возможность самостоятельного расширения как аппаратного, так и программного функционала
  • Открытый исходный код как программной, так и аппаратной части


Если вы хотите включиться в обсуждение особенностей системы, прочитайте пожалуйста все наши предыдущие статьи и комментарии к ним. Скорее всего вопросов после такого ознакомления станет гораздо меньше.

Хотите быть в курсе всех событий проекта? Это совсем не сложно!
Нужно всего лишь подписаться на обновление нашей компании на Хабре и в группе ВКонтакте.

С ВКонтакте вопросов обычно не возникает. Чтобы подписаться на обновления Хабра, нужно перейти на страницу компании и нажать кнопку «Подписаться» в блоке справа.

Схема радиомодуля COOLRF EGLE


Сердце нашего диммера DMMR — радиомодуль COOLRF EGLE на чипе Atmega128RFA1. Схема его включения взята из datasheet, с небольшими изменениями:

  1. Не используется часовой кварц, но тем не менее место для его установки на плате предусмотрено;
  2. Радио-часть была взята из datasheet производителя согласующего трансформатора (balun — используется рекомендованный Atmel к чипу Atmega128RFA1).




Расстановка компонентов схемы:

верх низ

При проектировании платы предполагалось использовать кварцевый резонатор (Y1) в корпусе 6035, но уже после их изготовления, нам предложили резонатор в другом корпусе 3225 — после некоторых изысканий, мы успешно его инсталлировали, установив корпус под углом (сам резонатор в корпусе установлен по диагонали).

Стоит отметить некоторые элементы согласующей части радио — конденсаторы С3 и С4. Т.к. антенна у нас находится на плате, нам необходимо создать импеданс для нашей несущей частоты (2.4 Ггц) в 50 Ом — это достигается подбором конденсатора С3, расчетно его номинал должен находится в диапазоне от 0.5 до 1.5 pF. Конденсатор С4 является согласующим между трансформатором и микроконтроллером — по рекомендации производителя трансформатора — 22 pF, но как показывает практика других производителей — он не обязателен, а вывод трансформатора заземляют.

Схема USB-обвязки COOLRF EGLE USB


Выбранный нами контроллер имеет хороший запас по flash памяти (128Кб) и производительности, но не имеет аппаратного USB. Мы воспользовались программной реализацией протокола USB — библиотекой VUSB от (obdev). Несомненным плюсом такой реализации являются простая обвязка (по минимуму нужно всего 4 резистора) и хорошо документированная библиотека.

Схема обвязки для нашего радиомодуля:



Элементы на плате располагаются так:

верх низ

К сожалению, при проектировании мы допустили ряд не фатальных и легко устранимых ошибок, которые выявились уже при получении плат:

  1. по рекомендации obdev необходимо ставить сглаживающий конденсатор по питанию, из-за ошибки при проектировании, мы его не можем использовать, но на качество работы USB устройства это не влияет;
  2. посадочное место стабилизатора (U1) оказалось перевернуто, выход — при установке стабилизатора, необходимо выгнуть его ножки в обратную сторону.


P.S.


Замечательная новость — прибыла наша первая партия чипов Atmega128RFA1. Теперь мы можем удовлетворить ваш интерес, отправляйте ваши заявки на почту, пока наш сайт в разработке.

Мы готовим статьи по программированию нашего железа. В ближайшее время покажем, как работать с радиоэфиром из прошивки микроконтроллера и как работать со «свистком» по USB со стороны компьютера. До новых встреч!
Автор: @alexmgf
COOLRF
рейтинг 39,48
Реклама помогает поддерживать и развивать наши сервисы

Подробнее
Реклама

Комментарии (22)

  • 0
    А еще есть подобные контроллеры от Freescale — www.freescale.com/webapp/sps/site/prod_summary.jsp?code=MC13224V
    Классная штука.
  • +1
    Сам уже не первый день разбираюсь с этим «радиоконтроллером», по схемотехнике нарыл информацию по «что как где копать»
    www.farnell.com/datasheets/1678470.pdf — по самой разводке антенны.
    По схемотехнике для подключения к юсб по аналогии с codeandlife.com/2012/01/25/avr-attiny-usb-tutorial-part-2/
    Антенну кстате можно заменить на более компактную, не ту что разводят на плате — www.eecs.harvard.edu/~konrad/projects/shimmer/references/Antenova-Rufa_Datasheet.pdf, тем самым сэкономив место на плате.
    Далее соответственно сам даташит по контроллеру — www.atmel.com/Images/doc8266.pdf (интересуют страницы с 499).
    Из деталей реально все купить в московских магазинах, или в промэлектронике на заказ, единственное что — я не нашел где купить «балун» 2450FB15L0001 для антенны, только в дорогом чипидипе или в китае. А еще проще заказать конечно у COOLRF уже набором, все-таки для народа стараются, дайбог им агрессивного стартапа.
    • 0
      Спасибо за столь информативный и одновременно теплый отзыв :)
    • 0
      Об антенне (Antenova) знаем, но опробовать не довелось. Пробовали керамические — но особого эффекта от них не получили — при желании их можно установить на нашу плату (отрезав печатную) — к сожалению, с Antenova так не получится, т.к. имеется средний вывод, который необходимо заземлить. В целом, ситуация с антеннами практикуется такая — на сервере ставится хорошая внешняя с мощным и чувствительным радиопередатчиком, а то что на конечных устройствах — уже не так критично — вполне хватает и печатных.
      Наша практика показала — что для 2х этажного дома 8х8 метров из пенополистирольных блоков с утепленными деревянными перекрытиями — сигнал спокойно проходит от любого уголка дома даже на печатных антеннах.
      Еще очень интересной темой являются фрактальные антенны — и их можно не только напечатать, а уже есть и готовые миниатюрные для smd монтажа.
  • 0
    Топология DipTrace?
    • +1
      Да, пытаемся использовать DipTrace…
      • 0
        Отличный выбор. Если прибегать к соотношению цена-качество, да и либов куча…
  • +2
    Подкупает то, что пока можно ее использовать бесплатно… а когда придет время — стоит она не так дорого. Либы хороши и дополняются быстро, чтобы начертить atmega128rfa1 пришлось лишь переопределить ноги у взятого за основу atmega128 в том же корпусе — помогает экономить время.
  • +3
    непонятно — зачем отвод конденсатора через конденсатор заземлен? еще и земля через переходное отверстие — ваша схема на частоте 2.4гГц эквивалентна вот этой(без учета реальности конденсаторов еще)
    image
    то есть эквивалентный импеданс вашего переходного 6.7Ом и земля тоненькой соплей еще добавит импеданса, а через вашу замечательную емкость напряжение, возникающее на этом импедансе будет передаваться на среднюю точку обмотки. Обратитесь к инженеру-схемотехнику, на таких частотах такая разводка не катит, дорожки тонкие, слоя полигона земли нет…
    • 0
      Спасибо, за ценный комментарий — действительно, с этим есть проблема, она не такая существенная — ведь схема работает — и не плохо. Это первая ревизия платы — в следующей, слой земли будет на нижнем слое, и на верхнем (оставшиеся свободные участки). У нас есть с чем сравнивать сигнал — набор от производителя — у нашего модуля сила сигнала хуже, но не на много: на заводских -89dBm, когда на наших -98dBm (на пределе). Ошибки в проектировании будут учтены обязательно.
      • +3
        9! децибел это по-вашему немного? 9 = 10 lg(A1/A2) A1 = A2*10^(9/10) — почти в 10 раз — хорошенькое такое немного короче вам нужна нормальная многослойная плата, как можно тоньше, слой земли, слой питания и нормальная разводка
        • 0
          да, разница в -9 dbm это примерно снижение мощности сигнала в 10 раз — но для большинства случаев полученной мощности хватает, в цифрах — это может выглядеть страшно, но лучше переместится в реальные условия использования — квартиры, дома — тесты еще проводятся, но у меня в доме 8х8 в два этажа — сигнал доходит везде без потерь, в квартире в студии — так же… даже от бани в 15 метрах от дома сигнал доходит… будем еще тестировать и обязательно, будет хорошая статья о применении в реальных условия — т.к. система на основе этих модулей уже строиться и частично используется.
  • 0
    А вы кстати определилсь с протоколом? Будете что-то своё поверх Zigbee делать или использовать стандартные профили?
    • 0
      по максимуму будут использоваться стандартные, при необходимости кастомные. Но начнем с того, что выложим базовую библиотеку для работы с радио на MAC уровне — это базовый уровень на котором уже можно строить сети и обмениваться информацией — он достаточно простой — чтобы можно было сразу начать его использовать для написания собственных прошивок и изменения наших под свои нужды.
      • 0
        Имеете в виду голый 802.15.4? При чём тогда тут везде Zigbee?
        • +1
          «Москва не сразу строилась» — для начала 802.15.4 отлично подойдет для тестов… Если вы уже сейчас хотите zigbee — используйте библиотеку Bitcloud от Atmel — он хорошо документирован и бесплатный. Мы также будем использовать эту библиотеку.
  • 0
    Готовый zigbee (802.15.4) USB свисток на СС2531 есть в отладочных наборах Texas Instruments
    www.ti.com/tool/cc2530dk
    www.ti.com/tool/cc2530zdk
    (см. состав, USB Dongle — это оно)

    А вообще ваш диммер напомнил Philips Hue — из серии подарков технически-продвинутым боссам или просто гикам. Хрень забавная, но совершенно бесмыссленная :) (IMHO)
    www.amazon.com/Philips-431643-Personal-Wireless-Frustration/dp/B00BSN8DN4
    Это такая лампочка с беспроводным управлением, которая меняет цвет и яркость. Управление — с iPAD и т.д. Обзор например
    www.youtube.com/watch?v=B_h1Ax29yzw
    Стартовый набор: бридж + 3 лампочки — 200$, дальше — HUE лампочки по 50$

    Ну и хака конечно:
    Официальное API
    developers.meethue.com/index.html
    Не очень официальная разборка
    brandonevans.ca/projects/hacking-the-hue
    Брижд внутри: STM32 + ZigBee TI CC2530

    Интересно бы к их лампочке прицепиться.
    • 0
      К их лампочкам цепляться должно получиться, как только разберемся с протоколом нормально. Сейчас пауза как раз из-за этого — ковыряемся.
      • 0
        Для Техасовского свистка CC2531 есть готовая прошивка — протокол sniffer.
        • 0
          У нас есть набор с cc2531, сс2530 — активно используем сниффер и ПО.

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

Самое читаемое Разное