Главная » Обзоры
Призовой фонд
на май 2017 г.
1. Тестер компонентов MG328
Паяльник
2. Осциллограф DSO138
Паяльник
3. Регулируемый паяльник 60 Вт
Паяльник
4. 100 руб.
От пользователей

Обзор беспроводных модулей HC-12

Иногда возникает необходимость иметь связь между оборудованием, приборами, какими-то своими схемами на расстоянии и при этом нет возможности или не целесообразно использовать провода. В этом случае приходится строить беспроводную связь. Реализовать это можно большим количеством способов, но совсем недавно на глаза мне попались беспроводные модули HC-12 на GearBest (ссылка HC-12 на AliExpress), о которых речь пойдет дальше. Стоимость модулей составляет около 4-5$ за штуку.

Для начала технические характеристики беспроводных модулей HC-12:

  • Рабочая частота – 433,4 – 473,0 МГц
  • Используется только внешняя антенна, PCB антенна на модуле отсутствует
  • Дальность передачи информации – до 1000 - 1800 м на открытом пространстве в зависимости от режима работы
  • Мощность передатчика – до 100 мВт (доступны настройки для 8 уровней мощности)
  • Количество каналов передачи данных – 100
  • Четыре рабочих режима
  • Встроенный микроконтроллер (присутствует на модуле) STM8S003F3
  • Интерфейс для коммуникации с внешними устройствами – UART
  • Потребляемый ток – от 3,6 мА до 16 мА в зависимости от режима работы
  • Пиковое потребление тока – до 100 мА (передача данных)
  • Потребление тока в ждущем режиме – 80 мкА
  • Напряжение питания – от 3,2 В до 5,5 В
  • Настройка модуля AT командами

Параметры модуля по умолчанию:

  • UART: 9600, 8N1
  • Канал 001 (433,4 МГц)
  • Мощность передачи 100 мВт

Разработчики этого устройства предлагают следующие сферы применения продукта:

  • Беспроводные датчики
  • Устройства для охраны и безопасности
  • Беспроводное управление роботами
  • Телеметрия и дистанционное управление в промышленности
  • Автоматическое получение данных
  • Системы POS
  • Системы входа без ключа
  • Беспроводные сети для ПК и т.д.

Однако, предлагаемые производителем сферы применения не исчерпывают все области, где можно применить беспроводную связь. Ограничением в данном случае будет только фантазия радиолюбителей и инженеров.

Модули HC-12 работают как беспроводной удлинитель UART и не вносят каких-либо изменений в передачу информации - что отправил на одном конце, то получил на другом.

Данные модули позиционируются в продаже как заменяющие Bluetooth модули:

В некоторой степени это на самом деле более выгодно: намного больший радиус передачи, более компактное исполнение модуля (справа на фото Bluetooth модуль HC-05, о которых подробно рассказывалось в данной статье), возможность использования внешней антенны, однако отсутствие штатной PCB антенны можно поставить в минус, а кроме этого при соединении с ПК или планшетом понадобится еще один модуль для связи, в то время как Bluetooth есть практически во всех устройствах. Таким образом, модули HC-12 расширяют линейку беспроводных модулей и дают большее поле для конструирования собственных устройств.

Модуль представляет собой печатную плату с необходимыми элементами размером 27,8 х 14,4 мм. Беспроводной модуль имеет возможность подключения антенны двумя способами: подключение антенны через разъем IPEX20279-001E-03 (ANT1) или просто припаять кусочек провода (к контакту 6) (ANT2) или другой разъем (контакты 7,8 - земля). Для подключения к другим устройства модуль имеет пятиконтактный разъем (PLS/PBS), где 1 – плюс питания, 2 – земля, 3 – RxD, 4 – TxD, 5 – SET. Вывод 5 SET подтянут 10 кОм резистором к плюсу питания. Этот вывод необходим для активации настроек при помощи AT команд. Активация происходит при подключении вывода к низкому уровню, то есть к земле.

Модули построены на базе микросхемы SI4463 (микросхема в корпусе QFN-20), к этой же микросхеме подключен кварцевый резонатор на 30 МГц, необходимый для работы. Сама по себе эта микросхема (микроконтроллер) имеет интерфейс SPI, но модуль подключается по UART. Дело в том, что на модуле присутствует еще один микроконтроллер - STM8S003F3, он выступает в роли преобразователя интерфейсов. Кроме этого микроконтроллер STM упрощает взаимодействие с SI4463. Дело в том, что по UART нам необходимо всего лишь отправить байты данных как они уже отправляются в «воздух», но напрямую по SPI так сделать не получится, так как необходимо выполнять дополнительные команды. Микроконтроллер STM реализует все необходимые команды для этого и упрощает настройку и управление модулем HC-12 посредством собственных AT команд.

Диапазон питания модуля HC-12 определяет LDO (Low Dropout) регулятор напряжения (регулятор напряжения с низким падение напряжения на регулирующем элементе) XC6206 (элемент в корпусе SOT-23 с маркировкой 662K). Диод и транзистор на модуле под микроконтроллером STM относятся к схеме согласования UART. Элемент в шестиногом корпусе SC-70 – это переключатель AS179-92LF. Функционал наглядно показан на электрической схеме выше – переключение антенного выхода на приемный и передающий выводы микросхемы SI4463.

Контакты модуля HC-12 выполнены таким образом, что их можно использовать для пайки к разъемам PLS/PBS, либо припаивать напрямую к контактным площадкам другой печатной платы. При этом антенну может заменить печатный проводник (PCB антенна).

В продаже кроме модулей HC-12 (на базе микроконтроллера SI4463) есть так же практически идентичный модуль на базе микроконтроллера СС1101, обладающего практически теми же параметрами. Справа СС1101, слева SI4463:

Справа СС1101, слева SI4463

Однако отличия между ними существуют как в плане элементной базы, так и в программной составляющей. Между собой в стоковом состоянии модули не соединяются. Для работы в паре одному из модулей необходимо модифицировать прошивку, если это возможно. А именно Зеленый модуль является модулем HC-11, что часто не указывают при продаже. HC-11 имеет несколько другую структуру работы и, хотя и схожие, но с различиями, AT команды.

Для подключения к компьютеру используем стандартный USB-UART переходник:

После подключения питания модуль начинает сразу работать со стандартными параметрами, заложенными производителем и ждет поступления данных по UART. Для изменения параметров модуля необходимо замкнуть вывод SET на землю, что активирует управление AT командами. Для HC-12 применимы 12 AT команд.

 AT команда    Описание  
AT Тестовая команда. 
AT+Bxxxx Команда изменения скорости передачи данных (может быть 1,200bps, 2,400bps,
4,800bps, 9,600bps, 19,200bps, 38,400bps, 57,600bps, и 115,200bps)
AT+Cxxxx Команда изменения канала связи (от 1 до 127). Шаг частоты канала 400 кГц, при больших расстояниях и скоростях больше 9,600bps рекомендуется не использовать частоты 5 соседних каналов выбранного канала, что бы сохранить полноценную работоспособность
AT+FUx Команда выбора режима работы (FU1, FU2, FU3, FU4). FU1 - режим сохранения энергии, потребляемый ток 3,6 мА. FU2 - экстремальный режим сохранения энергии, потребляемый ток 80 мкА. FU3 - режим полной скорости, потребляемый ток 16 мА. FU4 - режим максимальной дальности, потребляемый ток 16 мА, только скорость 1,200bps, количество информации не более 60 байт, интервал передачи пакетов рекомендуется использовать около 2 секунд для предотвращения потери данных
AT+Px Команда выбора передающей мощности (от 1 до 8)
AT+Ry Запрос установленных параметров модуля (AT+RB - baud rate, AT+RC - канал передачи данных, AT+RF - режим работы, AT+RP - мощность передачи)
AT+Rx Получение всех параметров: режим работы, baud rate, канал передачи данных, мощность передачи
AT+Uxxx Команда выбора data bits, check bit и stop bit 
AT+V Запрос версии программного обеспечения модуля
AT+SLEEP Команда перехода в спящий режим, ток потребления в спящем режиме 22 мкА. Для выхода из спящего режима необходимо послать AT команду
AT+DEFAULT Сброс параметров настроек модуля до заводских
AT+UPDATE Вход в режим ожидания обновления программного обеспечения модуля. После ввода команда необходимо закрыть COM порт и запустить софт для обновления (HC-1X updater)

При построении схем с применением модулей HC-12 необходимо учитывать несколько факторов:

  • Не рекомендуется подключать к TxD UART светодиоды и резисторы, так как это может привести к ошибкам передачи данных
  • При динамической смене параметров модуля после подтяжки вывода SET к нулю необходимо выждать не менее 40 мс перед тем как посылать AT команды, после отключения вывода от нуля необходимо выждать не менее 80 мс перед тем как начать передачу данных
  • Пиковый ток модуля составляет 100 мА, это необходимо учитывать при выборе источника питания, рекомендуется применять конденсаторы по питанию емкостью не менее 22 мкФ, а предпочтительно использовать конденсатор емкостью 1000 мкФ

Прикрепленные файлы:

Теги:

Опубликована: 0 4
Я собрал 0 4
x

Оценить статью

  • Техническая грамотность
  • Актуальность материала
  • Изложение материала
  • Орфография
0

Средний балл статьи: 5 Проголосовало: 4 чел.

Комментарии (33) | Я собрал (0) | Подписаться

0
Публикатор #
На форуме автоматически создана тема для обсуждения статьи.
Ответить
0
Kamikadza #
И что действительно работают на 1000 м? Автор не проводили ли вы тесты на дальность передачи?
Ответить
0
1йНеизвестный #
На такой частоте есть передатчики и на 7.500м, мощностью 1Вт
Ответить
0

[Автор]
Gauss #
В добавок скажу, что на такой частоте обычные рации спокойно берут 1 км
Ответить
0

[Автор]
Gauss #
20-30 метров полет нормальный, к сожалению нет возможности протестировать на километр
Ответить
0
AnderWonder #
Цена совсем не интересная. Для небольших дистанций nRF24L01 стоит в 10 раз дешевле.
Ответить
0

[Автор]
Gauss #
Как обычно, скоро цена уменьшится когда что-то новее выйдет на рынок, а вообще в проборы с UART особо не вставишь nRF24L01 - все зависит от ситуации и необходимостей
Ответить
0
hax #
Гарантируется ли доставка данных без искажений и есть ли проверка доставки? С bluetooth модулем я уверен, что пакет точно дойдет, или вернёт ошибку.
Ответить
0

[Автор]
Gauss #
Не задумывался об этом, в документации явно насчет этого ничего не указано. Если bluetooth на уровне интерфейса решает этот вопрос, то тут нет такого. Возможно, что-то в прошивке модуля есть
Ответить
0
1йНеизвестный #
Ни 1н электромагнитный передатчик не гарантирует доставку данных без искажений, как раз таки наоборот, искажения будут всегда. Гарантию обеспечивает программное обеспечение, которая следит за целостностью передаваемых пакетов.
Ответить
0
андрей #
То есть модули работают по принципу включил и сразу заработало без всяких настроек, поисков устройств для подключения, настроек подключения и т.п.? я правильно уловил?
Ответить
0

[Автор]
Gauss #
Один раз настроить при помощи команд и потом можно пользоваться без настраивания...
Ответить
0
Hork112 #
Неужели 100 мВт пробьют на 1,8 км?
Ответить
0

[Автор]
Gauss #
Ну вообще все зависит от местности - в чистом поле все возможно, что так
Ответить
0
юар #
Можно из таких модулей создать Mesh-сеть или сеть сервер клиенты?
Ответить
0

[Автор]
Gauss #
Можно поробовать
Ответить
0
max_milenium #
Получил на днях два НС-12.
Подключил данный модуль как в статье через USB-UART (как в статье) поигрался с АТ командами через Termite все работает. Оба модуля скинул АT+DEFAULT (заводские настройки). Задача стоит соединить МастерКИТ NM8036 и комп находящийся недалеко в другой постройке(расстояние 20м). Через физический COMовский шнур все прекрасно работает.
Итак один подключил к компу USB-UART, другой к МастерКИТ NM8036 к его COM порту на борту +5В-+5в; GND-GND; Rx-Tx; Tx-Rx запускаю программу управления МастерКитом с компа, выбираю нужный com порт ... и ничего, пишет "Ошибка при настройке локального порта". Как проверить обмениваются м-ду собой НС-12? Что делаю не так? С блютусом понятно пока соединение не установишь связи не получишь, видно соединение ч/з мигающий светодиод, а здесь как определить соединились они м-ду собой иль нет. Извиняюсь за ламерские вопросы. С уважением...
Отредактирован 08.08.2016 18:49
Ответить
0

[Автор]
Gauss #
Скорость передачи данных в модулях установлена такая же как и в приборе и в терминале на ПК?
Ответить
0
max_milenium #
Надо проверить, однако по проводу все работает.
Ответить
0
max_milenium #
Проверил, все параметры одинаковы (писал выше все НС-ки сбрасывал в Дефаулт). При соединении шнурком все работает, как втыкаю модули - тишина.
Подключаю модуль напрямую к МК, ну а шнурок идет через ST232BDR мож там что инвертируется?
Ссыль на схему мастеркит http://masterkit.ru/zip/nm8036.pdf
Может есть какие идеи как проверить контачат м-ду собой НС ки или нет?
Ответить
0

[Автор]
Gauss #
Ну и какая скорость передачи по rs232 используется для этого прибамбаса? (baud rate)
Ответить
0
max_milenium #
Везде по умолчанию 9600, единственно что у мастеркита на стр.16 указано:"Скорость связи 9600 бит/с, 2 стоп бита."
У НС-12 и компа то-же самое но 1 стоп бит,, хотя на компе выставлял и 1 стоп бит, и 2 стоп бит со шнурком все работает, по воздуху не хотит...
ST232BDR я так понял поднимает уровни до стандартных 10в для RS232, инверсию не делает, т.е. подключение НС-12 на прямую к пинам МК думаю правильное, ниче понять не могу...
Отредактирован 10.08.2016 06:17
Ответить
0

[Автор]
Gauss #
Тогда посоветую перепроверить подключение, перепроверить настройки модулей, чтобы убедиться, что они контачат подключить к разным портам ПК через usb-uart и в терминалах попробовать передавать что-нибудь между ними
Полюбому где-то косяк - железо если работает, то и данные передавать будет
Ответить
0
max_milenium #
Сегодня пришел второй переходник TTL/USB подключил один к компу второй к ноуту, через прогу Termite покидал сообщения туда-сюда (пробивает ч/з 3 ж/б стены),т.е. железо все в поряде.
Как запускаю программу управления (Brocly) и указываю нужный com пишет "Ошибка при настройке локального порта" видимо дело в софте...странно что со шнуром работает...
Отредактирован 17.08.2016 18:25
Ответить
0

[Автор]
Gauss #
Может быть софтина на ПК не работает с виртуальным ком портом (это было бы странно)?
А если настройки сделать все точно как требует девайс, а не дефолт модулей (2 стоп бита, может там еще какие нюансы)
Ответить
0
Сергей #
Через переходник TTL/USB не работает!. Подключил через 2 шт. MAX232 со стороны ПК и со стороны NM8036 - работают программы и от Brocly и Manager. (Испытывал на модулях HC-11, расстояние около 10 метров).
Ответить
0
max_milenium #
Спасибо Сергей, действительно через 2 конвертора порта COM в TTL на MAX3232 все заработало. Работает также четко ч/з 3 ж/б стены. Модули HC-12. Почему через USB не пашет так и не понял.
С уважением...
Ответить
0

[Автор]
Gauss #
Не знаю какие вы инструменты используете и как это делаете, но все работает - переходники на базе микросхем ch340, pl2302 и прочее популярное. Не работать не может так как мк на модулях STM, который заточен под это дело - другое дело что в этом вашем устройстве наврочено
Ответить
0
alexval2007 #
А тут все просто - эти радиомодули имеют интерфейс uart ttl и с конверторами usb/uart, ttl нормально работают, а вот чудо техники МастерКИТ NM8036 уже имеет интерфейс стандарта COM порт как в обычном ПК, потому для связи с ним нужен конвертор на max232
Ответить
0
юар #
Приехали три модуля НС-12 два работаю хорошо. А третий модуль работает на расстоянии не больше 10см. В чем может быть проблема?
Ответить
0

[Автор]
Gauss #
Может настроен неправильно, а может механически какой косяк есть
Ответить
0
StrannikM #
Для начала в лупу рассмотреть. Возможно по дороге тряхнули. Или изначально был непропай.
Ответить
0
Максим #
Столкнулся с проблемой, что дальность связи при использовании hc-12 ограничена 50-70 метрами. Тестировали и в парке и в открытом поле. Режим передачи fu4, антенны направлены вертикально. Кто-нибудь знает, в чем может быть проблема?
Ответить
Добавить комментарий
Имя:
E-mail:
не публикуется
Текст:
Защита от спама:
В чем измеряется электрическая мощность?
Файлы:
 
Для выбора нескольких файлов использйте CTRL

Набор начинающего радиолюбителя
Набор начинающего радиолюбителя
Мультиметр Mastech MS8239C Конструктор регулируемого преобразователя напряжения LM317
вверх