基于Atmega328 MCU 与 Semtech SX1276 的入侵警告方案 电路方案

此方案的是使用台湾GPS大厂环天世通科技利用诠鼎所代理之SX1276 LoRa IC 所开发的UART模组,其市场优势是把SX1276 SPI界面之复杂控制流程简化成可以让微处理器以AT-Command模式来设定参数及收发资料。此优势可以协助工程师减少在SX1276底层上的学习摸索,进而可以加快设计的时间。在则使工程师可以将SX1276当作一个MODEM来使用,此点也可以让工程师简化程式上的复杂度。 本方案所要解决之传输技术问题 对于大楼建筑、工厂或是农场以至于如欧美之家庭之安全需求是一大需求,对于此类安防之系统架构一般都是使用实体有线、FSK(频率偏移调变)、Zigbee、Bluetooth或是Wifi等传输模式来做为通讯方式。但这些通讯方式或多或少都有其先天的限制,下面为我约略做的整理比较表 依上表来看,如果我们要在此等警告系统中使用上列技术的话会有点挑战性。所以我们以本方案来提出使用LoRa方式来解决如下问题 距离: LoRa 可提供高至-148 dB 的感度,可提供长距离及高穿透性的应用。 感扰: 使用展频技术可提供高抗杂讯。 省电: 低至1uA之耗电可提供长时间不需更换电池使用。 延伸阅读基于Microchip Atmega328 MCU与Semtech SX1276之环天LM130模块架构下的 LoRaWAN土壤监测方案 延伸阅读基于使用环天LoRa专属通讯协议与使用Semtech SX1276之 LM130模块架构下之火焰警告方案 本方案所要解决之MCU控制技术问题 一般来说软体开发对不是专业的软体工程师会是一个门槛,特别是对开发环境的设定和操作上的不熟悉需要花上许久的时间。再者就算是相同厂牌之MCU也需有不同的初始和控制需要时间学习,这都大大提高难度。所以本方案就把重心放在控制上所以使用越来越广泛使用的Arduino系统及Atmega328来做示范。Arduino 近年来已经由当初的教学用到现在各大厂如Intel, ST, Ti (Energia).. 等等公司的支援,所以对物联网之多样应用需求来说是一个快速开发及修改的工具。 使用场景及工作描述用说明 本警告系统是为了可以解决在一个广大环境下之外部人员入侵。其工作方式为以一焦电式红外线感测器为侦测基础之 警报器,将侦测到的事件以地点编号及触发时间之信号以LoRa来传递至另一端之具有与蓝牙对接之接收器。再让使用者可以使用可连接蓝牙之设备如手机、平板及笔记型电脑等等设备接收资料。大约应用场景如下: 大楼建筑之高层建筑、地下室及周边附属设备。 工厂设施之门禁管制、危险区域或重要设备之监控。 农场养殖等等入侵警告、危险区域或重要设备之监控。 欧美型家庭之庭院之外人入侵警告。 如何使用Arduino及Atmega328开发说明 步骤一 (环境安装): 1. 至官网下载档案后安装 2. 选择要下载之档案 3. 程式安装 步骤二 (软体开发及上传至MCU): 1. 按下面连接开启程式、组译及烧录 (https://youtu.be/IY7y2yKQgn8,影片演示来自youtube, 部分user可能无法正常观赏) 2. 按下面连接开启范例程式档案内容 atmega328_lm230_code.zip 环天LM230环境设定及操作使用说明 本方案所使用的环天LM230模组依频段不同有410-525MHz (Model: LM-210L)及 862-1020MHz (Model: LM-230H)两个种类。此处因为设定使用于台湾、美国、日本等国家,所以选用LM230H。下图为实体相片及接脚尺寸图。 该模组对外接脚除电源和天线外、具有一组可设定从1200/ 2400/ 4800/ 9600(Default)/ 19200/ 38400到57600bps速率的标准UART通讯埠。一BZ Pin提供MCU读取模组工作状态,另外提供P1 及P2供使用者选择是使用在下面四种模式之一 Normal mode ~ UART、无线处于正常模式。 Wake-up mode ~ 在正常工作模式下增加Preamble 长度提供唤醒用。 Power-saving mode ~ UART已关闭、无线处于省电模式。可设定在省电模式下0.5到5秒唤醒时间检查是否收到Preambl,然后打开UART和唤醒MCU接收数据恢复成Power-saving mode。 Setup mode ~ UART 进入设定模式供设定模组参数。 如何使用环天LM230模组来开发产品 步骤一: 先按下图连结进入设定模式。 步骤二: 开启环天设定程式 步骤三: 开启通讯埠并读取设定后设定参数如下 LoRa传输频率,此处我们设定922MHz。 LoRa 传输速度,此处我们设为81K (其与感度有对比关系)。 UART传输速度,其必