Conheça a Quadrar LoRaONE DevBoard

quadrar loraone devboard

Introdução

O módulo LoRaONE da Quadrar Tecnologia, desenvolvido em parceria com a Enablers, nasceu com o intuito de preencher a lacuna do mercado nacional por módulos de comunicação low power e de longo alcance, conhecido como dispositivos LoRa (Long Range), cuja qualidade, confiabilidade, suporte, time-to-market, e o fator de importação são empecilhos para a maioria das empresas de tecnologias e serviços.

Agora apresentamos um projeto derivado desse módulo, a LoRaONE DevBoard, uma placa que vem para facilitar o primeiro contato das pessoas com o LoRaONE, permitindo avaliar suas capacidades em pouco tempo, agilizar o processo de prototipagem, e em alguns casos, até mesmo reduzir o time to Market do produto final.

O Módulo LoRaONE

O LoRaONE é um módulo transmissor caracterizado por usar a tecnologia LPWAN (Low-Power Wide Area Network) a qual estabelece comunicação com a rede LoRaWAN. Faz o uso do protocolo de mesmo nome e pode operar nos modos: classe A e C, além disso, trabalha nas frequências AU915 e LA915, sendo respectivamente, a frequência da Austrália em 915 MHz e América Latina 915 MHz, e já conta com as homologações Anatel e E-Thingz. Ele foi apresentado aqui no Embarcados, e tem mais detalhes nesse link.

A DevBoard

A DevBoard surgiu do feedback de alguns clientes, que acharam um pouco trabalhoso o setup inicial do módulo, pois como ele foi pensado para ser integrado nos produtos finais acaba seguindo um padrão de montagem do tipo casttelation, e para testes em bancadas, resultou nas famosas “aranhas” de wireup.

Com isso em mente, idealizamos a DevBoard para que os desenvolvedores pudessem colocar o módulo para funcionar, e mandar mensagens para uma plataforma LoRa, de forma rápida e descomplicada, sem depender de conexões que exijam um ferro de solda.

Quadrar LoRaONE DevBoard
Figura 1 – Quadrar LoRaONe Devboard

A placa possui um conector mini usb, que além de alimentar o circuito, ainda fornece uma porta COM para ser utilizada em conjunto com o computador, e mandar comandos AT para o módulo diretamente, acesso aos GPIOs via um header pin padrão, acesso a interface SWD, para gravação do mcu, quando disponível, também via header pin, e um carregador de bateria de lítio integrado.

Características Técnicas da LoRaONE DevBoard

As principais características dessa placa são:

  • Dimensões de 63,5 x 40 mm;
  • Alimentação via Mini USB, com limite de 5,0 Volts de entrada;
  • Interface via COM PORT, através do conversor USB-serial FT230XS;
  • Carregador de bateria de lítio, baseado no chip MCP73833T;
  • Acesso aos GPIOs via header pin;
  • Acesso a interface SWD via header pin;
  • Seis LEDs distribuídos como:
    • Dois para indicação de TX e RX da COM PORT, controlado pelo FT230XS;
    • Três para indicação de carga da Bateria, controlados pelo MCP73833T;
    • Um conectado ao GPIO7;
  • Antena Helicoidal de 900MHz, com ganho de 4dBi;

Primeiros passos com a LoRaONE DevBoard

Nesta sessão demonstraremos como fazer os primeiros passos de comunicação com essa placa, utilizando como broker a conta de desenvolvedor da Everynet, mas o mesmo pode ser aplicado a um broker de mercado, ou mesmo utilizando a The Things Network (TTN), pois a sequência de comandos AT é a mesma, independentemente da plataforma utilizada.

Também não entraremos no mérito do software terminal utilizado para comunicação entre a placa e o PC, pois isso também é uma característica pessoal dos desenvolvedores, bastando se atentar as configurações apresentadas na figura abaixo, e mandar as informações sempre em letra maiúscula.

Quadrar LoRaONE DevBoard
Figura 2 – Configuração do terminal para se comunicar com a placa.

Um ponto muito importante da configuração do terminal é a configuração de linha do terminal, que deve ser da forma apresentada na figura abaixo.

Figura 3 – Configuração do terminal para envio de nova linha

O primeiro passo para conectar com a plataforma é tomar nota do número de identificação do módulo, o Device EUI. Para isso basta enviar o comando AT+DEUI=? através da comunicação serial. O módulo deve responder conforme abaixo:

Este número é a identificação única do módulo utilizado nesse exemplo, sendo registrado no IEEE, e que pode ser utilizado para ativação do equipamento na plataforma. Agora precisamos logar na nossa conta Everynet e efetuar o registro do dispositivo, através da aba devices, como indicado na figura abaixo.

Figura 4 – Tela de configuração do device na Everynet

Na tela de device management, temos o campo Device EUI, que é onde colocamos o número fornecido pelo módulo.

O campo “Application EUI” é um número que identifica a sua aplicação na plataforma, e se refere ao destino dos pacotes recebidos pela rede. Neste exemplo vamos colocar qualquer número porque apenas queremos ver os pacotes chegando no dashboard da plataforma.

O módulo permite trabalhar em dois modos de ativação ABP e OTAA (over the air activation). Neste exemplo estamos utilizando o modo de ativação ABP.

Também é necessário configurar a banda de trabalho, pois esse módulo está preparado para funcionar como LA915-928A. Esta banda tem as mesmas frequências da banda AU915 utilizada na Austrália com a diferença que as janelas de recepção de downlink tem um delay de 5 e 6 segundos respectivamente.

Uma vez realizadas, as configurações devem ficar parecidas com a tela apresentada na figura abaixo.

Figura 5 – Configuração do dispositivo na plataforma.

Agora, para terminar basta clicar no botão save, e teremos configurado o dispositivo na plataforma. Como próximo passo, iremos configurar o módulo com as informações de Application EUI, Device address, network session key e application session key, fornecidos pela plataforma, conforme abaixo.

Agora, estamos prontos para enviar mensagens para a plataforma. Vamos enviar um pacote de 1 byte na porta 1, e verificarmos se ela chega no dashboard, utilizando o comando AT+SENDB=01:01, conforme abaixo.

Após a resposta de OK, vemos 4 mensagens espontâneas que representam eventos em que o módulo nos informa um evento 007, significando que a transmissão foi bem sucedida.

Após a transmissão, o módulo abre duas janelas de recepção para downlink de resposta do servidor. Os dois eventos 015 indicam que nada foi recebido nestas janelas. O evento 004 indica que todo o processo foi concluído e que é seguro desligar o módulo. Na figura abaixo podemos ver que a plataforma recebeu o pacote que enviamos, indicado pela seta verde.

Figura 6 – Recebimento da mensagem pela plataforma sem confirmação

Neste teste enviamos o pacote sem confirmação de recebimento. Do ponto de vista do módulo ele não sabe se o pacote foi recebido e chegou no destino.
Podemos verificar isto pelo comando AT+ CFM=?

O retorno 0 indica que estamos enviando pacotes sem confirmação. Vamos ativar a confirmação através do comando AT+CFM=1, e repetir o envio dos pacotes.

Agora vemos 3 mensagens espontâneas após o OK. O evento 007 indica que a transmissão foi bem sucedida, o evento 006 indica que houve a recepção de um pacote de confirmação, e o evento 011 indica que a mensagem que enviamos foi confirmada pela plataforma

Ao verificarmos a plataforma, na figura abaixo, vemos uma seta verde que indica o nosso pacote transmitido e uma seta lilás, que indica um pacote de confirmação enviado pela rede.

Figura 7 – Recebimento da mensagem com confirmação

Considerações Finais

A placa LoRaONE DevBoard foi projetada para simplificar o uso do módulo LoRaONE, permitindo ao desenvolvedor uma maior facilidade para sua validação e integração em projetos já existentes, e com pequeno passo a passo, apresentamos as primeiras medidas para se integrar e utilizar o Modulo LoRaONE, juntamente com uma plataforma, tornando sua utilização em projetos profissionais uma tarefa simples e ágil.

A Quadrar Tecnologia está preparando um repositório no Github, onde iremos fornecer application notes, drivers de uso do módulo, códigos exemplos de integração, e até mesmo os Gerber Files da Quadrar LoRaONE DevBoard nos próximos dias.

Quadrar Tecnologia

A Quadrar Tecnologia é uma Design House voltada para o desenvolvimento de sistemas IoT. Desde 2010 atua no mercado de projetos em parceria com grandes companhias, oferecendo soluções tecnológicas e consultoria.

Para entrar em contato conosco: [email protected]

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JOSE TADEU ALDRIGUE
JOSE TADEU ALDRIGUE
28/10/2020 09:51

Bom dia pessoal. Valeria ressaltar que mesmo com a homologação da ANATEL, quando você agregar esse módulo ao seu produto, você precisa fazer a homologação desse conjunto final em um órgão competente para esta verificação. Ou seja, apesar de já ser homologado em geral não dá pra escapar da homologação do conjunto como um todo, que diga-se de passagem, é um pouco burocrático. Tudo isso por causa das normas da ANATEL. Caso exista alguma maneira de não precisar passar por essa “re-homologação”, seria interessante se alguém poder contribuir com essa informação.

Euclides Franco de Rezende
Euclides Franco de Rezende
21/10/2020 19:51

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