PYCOM LoPy4 Модуль беспроводной связи WiFi, BTLE, LORA, SIGFOX

Модуль беспроводной связи PYCOM LoPy4, плата разработчика

Шагая вслед за развивающимися технологиями, среди которых большим темпом набирает популярность "Интернет вещей" (англ. Internet of Things, IoT), командой PYCOM разработана и представлена серия плат и дополняющих расширений, позволяющих быстро связывать умные устройства между собой и обмениваться информацией по различным, широко применяемым на сегодняшний день, стандартам беспроводной связи, включая WiFi, Bluetooth, SigFox, и даже сотовую связь LTE. В первую очередь, электронные продукты PYCOM предназначены для независимых разработчиков, желающих самостоятельно заниматься конструированием подобных простых и одновременно эффективных устройств, оснащённых встроенными возможностями для взаимодействия друг с другом или с внешней средой. Примером таких устройств могут быть медицинские датчики, счетчики потребления ресурсов, элементы умного дома и т. д.

Руководство по началу работы

Самое подробное руководство по всем продуктам PYCOM вы найдёте в нашем разделе PYCOM модули документация. Руководство содержит в себе всю необходимую документацию по подключению и программированию каждого модуля, а также возможность их совместного использования. В информационном разделе расположены инструкции по предварительной настройке вашего компьютера для разных ОС, по установке совместимого ПО, требуемого для написания пользовательского кода, большое количество примеров программ, советы по устранению неполадок и многое другое.

Технические характеристики PYCOM LoPy4

• Микропроцессор: Espressif ESP32 SoC
• Ядро: двухядерный 32–битный Xtensa® LX6
• Производительность: до 600 DMIPS
• Беспроводные стандарты:
  • Wi-Fi 802.11 b/g/n/e/i 16Мб/с (/n до 150Мб/с), до 1км
  • Bluetooth 4.2 BLE
  • LoRa Semtech SX1276, 433 МГц (Европа), 470-510 МГц (Китай), 868 МГц (Европа), 915 МГц (Сев. и Южн. Америка, Австралия и Новая Зеландия)
  • Sigfox RCZ1 - 868 МГц (Европа), RCZ2 - 902-905 МГц (США, Канада и Мексика), RCZ3 - 923 МГц (Япония и Корея), RCZ4 - 920-922 МГц (Австралия и Новая Зеландия, Латинская Америка, З-В Азия)
• Поддержка 6LoWPAN
• Бесплатный годовой доступ к сети Sigfox
• Питание: 3.5-5.5 вольт
• Рабочее напряжение: 3.3 вольта
• FLASH память: 8 Мбайт
• RAM память: 4 Мбайт
• Прямой доступ к памяти, DMA: на всей периферии
• Выводы, совместимые с беспаечной платой: 28
• Цифровые входы/выходы общего назначения: 24
• Аналоговые входы, АЦП: 8, разрядность 12 Бит
• Аналоговые выходы, ЦАП: 2, разрядность 8 Бит
• ШИМ выходы: до 18
• Максимальный ток через каждый вход/выход: 12 миллиампер
• Рекомендуемый ток через каждый вход/выход: 6 миллиампер
• Максимальный ток вывода 3.3В: 1200 миллиампер
• Таймеры: 4, 16 Бит
• Выводы сенсорного датчика касаний (Touch): 10
• Интерфейсы: 2хUART, SPI, 2хI2C, I2S, micro SD карты памяти
• Встроенные: светодиод WS2812, WiFi/BLE-антенна, кнопка ручного сброса
• Температурный диапазон эксплуатации: -20°С...+85°С
• Размеры: 55 х 20 х 3.5 мм

Возможности PYCOM LoPy4

Модуль беспроводной связи PYCOM LoPy4 наделён мощным высокопроизводительным вычислительным 32–битным двухядерным процессором Espressif ESP32 SoC Xtensa® LX6, содержит модули беспроводного радио WiFi 2.4 ГГц IEEE 802.11b/g/n 16Мб/с с дальностью сигнала до 1км (/n до 150Мб/с) и Bluetooth стандарта 4.2 с низким энергопотреблением (англ. Bluetooth Low Energy, BLE). Плата оснащена средствами связи по беспроводной технологии пониженного питания LoRa (англ. Long Range - длинная дистанция) с дальностью сигнала в пределах 10км и поддержкой протоколов LORAWAN (в сетях LPWAN). В добавок, LoPy4 от компании PyCom получил доступ к относительно новому типу сетей, разработанных специально для Интернета Вещей (IoT), работающих на ультра-узких полосах частот, и снижающих уровень шума на принимающей стороне. Сеть Sigfox, бесплатный годовой доступ к которой уже включен в комплект с LoPy4, распространяет своё программное обеспечение на платной основе. Дальность сигнала такой сети достигает 30-50км.

PYCOM LoPy4 поддерживает язык программирования microPhyton и полностью совместим с платами беспаечного монтажа предварительного прототипирования.

Главный процессор полностью свободен для запуска пользовательского приложения. Дополнительный ULP-сопроцессор может следить за периферийными выводами общего назначения (GPIO), каналами АЦП и контролировать большинство внутренних периферийных устройств в режиме глубокого сна, потребляя ток всего 25 микроампер. Сетевой процессор LoPy4 способен управлять подключением WiFi и стеком IPv6. Модуль поддерживает защиту сетевых соединений по протоколам SSL/TLS, WPA-Enterprise и алгоритмы криптографического хеширования/шифрования SHA, MD5, DES, AES.

Данный вариант модели PyCom LoPy4 поставляется без припаянных контактных ножек!

Вам доступно:

• Pymakr IDE — простой редактор кода для написания ваших скриптов на Phyton
• Простая загрузка — перенос ваших скриптов или других нужных файлов в LoPy4 через FTP-сервер
• Локально или удалённо — перезапуск LoPy4 возможен локально или удалённо через пакетный клиент Telnet

Функциональное назначение выводов LoPy4 (распиновка)

* АЦП2 не поддерживается в прошивке mycroPhyton
** При активном домене питания RTC (RTC-часы реального времени), контакты будут обрабатывать своё состояние в режиме глубокого сна

Процессор ESP32 обладает функционалом переназначения контактов. Эта возможность позволяет периферии быть переназначенной практически на любые доступные выводы GPIO. Приведенная выше таблица показывает назначения по умолчанию. Например, на один вывод  назначены сразу две шины тактирования SPI / I2C, которые не могут использоваться одновременно без переназначения одной из них на другой вывод.

Программирование устройства

UART - по умолчанию, модуль LoPy4 запускается на интерактивном Phyton REPL через шину UART0, линии которой соединены с контактами PO (RX) и P1 (TX) на скорости 115200 бит/сек. Самый простой способ подключится к LoPy4 - воспользоваться готовой платой расширения. Для установления связи с LoPy4 подойдёт любой другой адаптер USB-UART. Код возможно загрузить через интерактивный REPL, либо через дополнительное ПО PyMakr для редакторов Atom или Visual Studio Code. ПО PyMakr устанавливается как отдельная библиотека, входящая в дистрибутив редакторов или скачивается из Интернет средствами загрузки дополнений, встроенных в оболочку редакторов.

WiFi - по умолчанию, LoPy4 также запускает точку доступа Wi-Fi.
SSID: lopy4 – wlan – XXXX
Пароль: www.pycom.io
После подключения к Wi-Fi сети LoPy4, пользователю доступна двухсторонняя связь.

Telnet - запущенный через порт 23 сервер telnet. Работает аналогично соединению по UART. Он представляет вам интерактивный REPL, а также может быть использован для загрузки кода через PyMakr.

FTP - PYCOM LoPy4 имеет собственный FTP-сервер, запускаемый при включении питания модуля. Сервер позволяет копировать файлы как на устройство, так и из него, либо с карты SD, если она совмещена с LoPy4. Подключение к FTP-серверу не требует настройки дополнительного шифрования в FTP-клиенте. Соединение устанавливается со следующими учетными данными:
User: micro
Password: python

Обновление прошивки и безопасный режим

Режим загрузчика

Если требуется обновление прошивки модуля LoPy4, устройство необходимо перевести в режим загрузчика. Вход в режим выполняется замыканием контакта P2 на заземление (GND) с последующим перезапуском модуля.

Режим безопасного запуска

Входящий в прошивку microPhyton имеет функцию безопасной загрузки, позволяя пропускать сценарии boot.py и main.py и переходить сразу к REPL. Безопасный запуск удобен в случаях, когда запрограммированный в память PGy код приводит к сбою или полной недееспособности устройства. Доступ в режим происходит соединением контакта P12 с напряжением 3.3 вольта и последующим перезапуском модуля. При входе в режим безопасной загрузки, встроенный светодиодный индикатор начнет мигать оранжевым. В зависимости от времени удержания контакта на уровне 3.3 В, модулем PYCOM LoPy4 будет запущена разная прошивка:

• 0-3 секунды — последняя установленная прошивка, исключая файлы boot.py или main.py
• 4-6 секунд — предыдущая прошивка, исключая файлы boot.py или main.py

Техническая информация

• Документация модуля PYCOM LoPy4 (PDF, англ.)

Полезные библиотеки и примеры

• pycom-libraries-master.zip