Главная » Обзоры
Призовой фонд
на март 2017 г.
1. UNI-T UT-39C
Паяльник
2. Тестер компонентов LCR-T4
Паяльник
3. 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

ELM327 OBD II — адаптер с поддержкой CAN
ELM327 OBD II — адаптер с поддержкой CAN
Мини гравер 125 Ватт Arduino UNO
вверх