Python RF Development Kit: 5 кадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:41

Биринчиден, мен RF нерселерине кантип киргем жана эмне үчүн бул долбоордун үстүндө иштеп жатканым жөнүндө бир аз тааныштыргым келет.

Аппараттык жабдыктарга жакындыгы бар информатика факультетинин студенти катары мен 2018-жылдын октябрь айында зымсыз байланыштын зымсыз сигналдары жана коопсуздугу менен алектенген кээ бир курстарга бара баштадым. Мен тез эле RTL-SDR жана HackRF программалык камсыздоосунда аныкталган радиостанциялар менен иштей баштадым. текче Arduino RF модулдары.

Маселе: SDRлер менин максаттарым үчүн жеткиликтүү эмес (ар дайым ноутбукту, антенналарды ж.б. көтөрүп жүрүү керек) жана арзан Arduino RF модулдары сигналдын күчү, ыңгайлаштырылышы, жыштык диапазондору жана автоматташтыруу жагынан жетиштүү жөндөмдүү эмес.

Texas Instruments компаниясынын CC1101 антенналары кичинекей, бирок жөндөмдүү RF трансиверлери үчүн эң сонун тандоо, алар дагы абдан арзан. Адамдар алар менен улуу нерселерди курушту, мисалы, DIY SDRлер жана ушул сыяктуу нерселер.

Бул тема менен кайрылгым келген дагы бир нерсе - CircuitPython. Бул микроконтроллерлердин жаңы программалоо тили, мен жакшы нерселерди көп уккам, ошондуктан мен аны сынап көргүм келди. Көрсө, мага абдан жагат экен, айрыкча Adafruit's Feather M4 Express тактасы менен кошо мен дагы бул долбоордо колдоном. Мүчүлүштүктөрдү оңдоо оңой, анткени кодуңузга кичинекей өзгөртүү киргизген сайын бажы программаларын түзүүнүн кажети жок, сиз REPL консолун аласыз жана кодуңуз микроконтроллердин өзүндө калат, демек сиз аны көтөрүп жүрө аласыз. ар кандай компьютерлерге кирсеңиз, сиз дайыма жолдо өзгөрүүлөрдү жасай аласыз.

1 -кадам: Аппараттык компоненттер

Бул долбоорду кайталоо үчүн сизге эмне керек:

• Adafruit Feather M4 Express
• 2x Texas Instruments CC1101 Transceiver + Антенна
• Adafruit FeatherWing OLED
• 3.7V LiPo

Негизи, бул абдан тыгыз жана жөндөмдүү RF трансиверине ээ болуу үчүн керек болгон нерсенин баары, бирок сүрөттө көрүнүп тургандай, бул бардык секиргич зымдар менен өтө ишенимдүү жана тыкан болбойт.

Ошентип, мен https://easyeda.com/ аркылуу ыңгайлаштырылган ПКБны иштеп чыктым жана JLCPCB.comдон (абдан арзан жана сапаттуу!) Баарын бириктирүү үчүн буюртма бердим. Бул ошондой эле колдонуучунун киргизүү жана статусун чыгаруу үчүн 3 баскычты жана LEDди оңой бириктирүүгө мүмкүндүк берди.

Акыр -аягы, мен 3D ПХБнын арткы бетине кичинекей мукаба басып чыгардым, андыктан ал эч нерсеге жетпейт жана столдун үстүндө отурбайт.

Эгерде сиз Электроника жана ПХБ дизайны боюнча жаңы болсоңуз, мен бул Инструкцияларды карап чыгууну сунуштайт элем: Негизги электроника, Микросхемалардын дизайн классы!

Тиркемелерден менин ПКБ үчүн Gerber файлдарын таба аласыз. Эгер сиз аны өндүрүүнү чечсеңиз, мен LCSCтен жеке заказ кылган бир нече кошумча компоненттерге муктаж болобуз, анткени алар JLCPCB менен байланышкан, ошондуктан алар бардыгын бирге жеткирүүнү сунушташат, бул бир аз жеткирүү чыгымдарын үнөмдөйт жана компоненттер дагы жөн эле ал жерде абдан арзан. Толук тизме үчүн БОМду караңыз. Мен атайылап SMD компоненттери үчүн 0805 чоң пакетин тандап алдым, андыктан ар ким аларды ПХБга кол менен ширете алат!

2 -кадам: Башкарманы куруу

Биринчи сүрөттө биз ПКБларды эч кандай "модификациясыз" көрө алабыз - алар заводдон ушундай келишет. THT тешиктеринин бардыгында абдан таза кесимдер (v-оюгу жок, толугу менен багытталган) жана жакшы виас.

Эгерде сиз Светодиоддорду колдонууну кааласаңыз, анда аларды SMD резисторлоруна да ширетүүгө туура келет. Резисторлор, адатта, микроконтроллердин астында катылган, бирок толугу менен ширетилген тактаны көрсөткөн экинчи сүрөттө көрүнөт. Эгерде сизде ширетүү боюнча көп тажрыйбаңыз жок болсо, анда SMDди ширетүү бир аз татаал болушу мүмкүн, бирок бул милдеттүү эмес жана негизги компоненттердин бардыгы THT. Мен ар дайым Дэйвдин (EEVblog) видеолорун сунуштагым келет жана чындыгында муну өзүм көрдүм: EEVblog #186 - Soldering Tutorial 3 Part - Surface Mount. Бул абдан узак, бирок бул нерсеге жаңы болсоңуз, татыктуу!

Ал муну да айтат, бирок: биринчи кезекте резисторлорду жана диоддорду, андан кийин экинчи баскычтарды жана баштарын ширетүүгө кам көрүңүз. Ушундай жол менен сиз дайыма үстөлдү астыңкы бөлүктөн жана үстүнөн ширетүү үчүн колдоно аласыз (ПХБ оодарылып кеткен).

Баарын кошкондон кийин, жөн эле Feather M4 менен бир же эки антеннаны сайсаңыз болот жана жабдык даяр! Биз бул компоненттерди эритип бербегендиктен, биз аларды тактан алып, башка долбоор үчүн колдоно алабыз!

Үчүнчү сүрөттө менде мамыктын кадимки, кыска эркек баштары бар экенин эске алыңыз, ошондуктан мен OLEDди үстүнө сала албадым. Мен аларды тазалап, мамыктын үстүнкү баштарын кошушум керек болчу. Эгерде сиз OLEDди колдонууну кааласаңыз, анда дароо стекингдин башын алыңыз, чынын айтсам: D Desoldering - бул жөн эле оору.

3 -кадам: Программалык камсыздоо

Техникалык жабдыктар бүткөндөн кийин, программалык камсыздоо жөнүндө сүйлөшөлү.

Киришүүдө айтылгандай, M4 Python кодун иштетет, бирок Python тилинде CC1101 үчүн эч кандай китепкана болгон эмес. Ошентип, мен DIYers кылгандарын жасадым жана өзүмдүкүн жаздым. Аны бул жерден таба аласыз:

Бул улуу TI трансиверлери жөндөмдүү болгон нерселердин бардыгын колдоого албайт, бирок каалаган жыштыкта ASK-коддолгон маалыматтарды оңой жөнөтүү жана алуу үчүн жетиштүү. Мен бул китепкананы колдонуу менен RF көзөмөлдөгөн дубал розеткалары менен, ошондой эле үй-бүлөмдүн унаасы менен байланыш түзө алдым.

Мен, балким, бул боюнча иштөөнү уланта алам жана эгерде сизде кандайдыр бир суроолор, өзгөчөлүктөр боюнча сурамдар болсо же өнүгүүгө салым кошкуңуз келсе, мага кайрылыңыз!

4 -кадам: Мүмкүнчүлүктөр жана өзгөчөлүктөр

Мен бул түзмөктү кош антенналарды жана өтө конфигурацияланган TI CC1101 өткөргүчтөрүн колдонуу үчүн иштеп чыкканым үчүн, сизде көптөгөн мүмкүнчүлүктөр бар, айрыкча талаада, сиз смартфондун өлчөмүндөгү аппараттан башка нерсени көтөргүңүз келбейт.

Сиз, мисалы, 433МГц тилкесиндеги байланыш сигналдарын тартып, 868МГцте иштеген экинчи антенна менен кайра үй станцияңызга жөнөтө аласыз.

Же эгер сиз реактивдүү тыгынды изилдеп, эксперимент кылгыңыз келсе, анда RX менен TXтин ортосундагы "салттуу ыкманы" кылбай эле, сигнал табылганда өзүнүн сигналдарын жөнөтүүчү угуу жана тыгуу антеннасына ээ боло аласыз. мүмкүн болушунча тез.

Feather M4 жөнүндө дагы бир сонун нерсе, ал LiPo заряддоо схемасы менен келет, андыктан сиз батарейкаңызды сайып, барууга даярсыз. Менин учурда, бир антенна дайыма RX режиминде, берүүлөрдү угуп жана OLED экраны күйүп турганда, түзмөк 1000 мАч LiPoдо дээрлик 20 саат иштейт.

OLED экранын колдонуу - бирок ансыз деле мүмкүн, мис. үч статустук диодду колдонуу - сизде бир нече программа болушу мүмкүн жана тактанын ылдый жагындагы баскычтар менен кайсынысын иштетүүнү тандап алсаңыз болот. Мен жеке өзүм тандап алуу режимдери жана жыштыкты жөнгө салуу көрүнүшү ж.

Ал тургай, кээ бир үй автоматташтыруу үчүн колуна келиши мүмкүн! Мен айткандай, мен электр розеткалары менен ийгиликтүү байланышта болдум (оригиналдуу сигналдарды бир жолу басып алып, керек болгондо кайра ойнотуп), эгерде интернетте бир аз изилдөө жүргүзсөңүз, канча түзмөк иштээрин бат эле таба аласыз эч качан өзгөрбөгөн коддору бар бул жыштыктар. Ал тургай кээ бир гараждардын коддору бул аппарат менен жазылып, сакталып, анан гаражды ачуу же жабуу керек болгондо колдонулушу мүмкүн. Ошентип, бул сиздин бардык RF түзмөктөрүңүз үчүн универсалдуу алыстан башкаруучу болуп калышы мүмкүн!

Мен жеке эле RollJam чабуулун ушул түзмөк менен кайталадым, бирок кодду кое бербейм, анткени кептөө көпчүлүк жерлерде мыйзамсыз, андыктан мындай нерсеге аракет кылсаңыз, жергиликтүү мыйзамдарыңызга кайрылыңыз;-)

Такта USB диск катары көрүнгөндүктөн, сиз аны туташтырсаңыз жана CircuitPython мындай мүмкүнчүлүктү сунуштаса, сиз ошондой эле аппараттын RF берүүлөрүн жаздыра аласыз жана демодуляцияланган маалыматтарды сактай аласыз (ооба, кабыл алуучулар муну автоматтык түрдө жасашат!) Текст файлына аны кийинчерээк компьютериңизге көчүрүп, берүүлөрдү тескери инженерия сыяктуу илимий максаттарда талдай аласыз.

5 -кадам: Акыркы жыйынтык

Бул долбоорго ар кандай сын -пикирлер, сунуштар жана салымдар кош келиңиз жана эгер бар болсо, суроо берүүдөн тартынбаңыз!