PYCOM FiPy Модуль беспроводной связи WiFi, BTLE, LoRa, Sigfox, LTE

Модуль беспроводной связи PYCOM FiPy, 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, системы защищённого доступа в помещения, устройства 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 FiPy

  • 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 SX1272, 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)
    • LTE CAT M1 (eMTC) и LTE CAT NB1 (NB-IoT), 34 частоты от 699 до 2170 МГц
  • 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: 22
  • 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: 400 миллиампер
  • Таймеры: 2, 64 Бит
  • Выводы сенсорного датчика касаний (Touch): 10
  • Интерфейсы: 2хUART, 2хSPI, I2C, micro SD карты памяти
  • Встроенные: светодиод WS2812, WiFi/BLE-антенна, кнопка ручного сброса
  • Слот под карту Nano-SIM
  • Температурный диапазон эксплуатации: -20°С...+85°С
  • Размеры: 55 х 20 х 10 мм
  • Вес: 11 грамм

Возможности PYCOM FiPy

Самая производительная и максимально "заряженная" начинкой, плата разработчика FiPy вобрала в себя весь доступный функционал модельного ряда модулей беспроводной связи Pycom. Несмотря на то, что в модуле разместилась поддержка пяти средств дистанционной связи, мощности встроенного высокопроизводительного вычислительного 32–битного двухядерного процессора Espressif ESP32 SoC Xtensa® LX6 по прежнему достаточно для полноценной работоспособности FiPy.

Начинка платы по настоящему богата — редкие производители могут похвастаться столь большим количеством внедрённых приёмопередатчиков на короткие и длинные дистанции, размещённых разом в одном продукте, да ещё и столь компактного размера.

В компоновке элементов содержатся модули беспроводного радио WiFi 2.4 ГГц IEEE 802.11b/g/n 16Мб/с (/n до 150Мб/с) с дальностью сигнала до 1км, 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), и сотовой связи в диапазонах частот LTE CAT M1 (eMTC) / LTE CAT NB1 (NB-IoT), стандарты которых разработаны консорциумом 3GPP для сетей нового поколения — IoT (13я спецификация LTE Andanced Pro). В добавок, FiPy 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 FiPy, распространяет своё программное обеспечение на платной основе. Дальность сигнала такой сети достигает 30-50км.

PYCOM FiPy 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 FiPy 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.

Вам доступно:

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

Функциональное назначение выводов FiPy (распиновка)

  Функциональное назначение выводов PYCOM FiPy (распиновка)  

 

Вывод
модуля
ESP32
GPIO
Имя
вывода
Функция по умолчанию АЦП ШИМ RTC** Примечание
1 - RST Перезапуск       Низкоуровневый сигнал активации. Подключен к кнопке RST
2 3 P0 UART RX0, Программирование     Используется загрузчиком и для программирования модуля
3 1 P1 UART TX0, Программирование     Используется загрузчиком и для программирования модуля
4 0 P2   2* При подключении к GND во время загрузки, устройство перейдёт в режим загрузчика.
Соединён со встроенным RGB светодиодом.
5 4 P3 UART TX1 2*  
6 15 P4 UART RX1 2* JTAG TDO, SD-карта CMD
7 5 CLK,
P5
Lora/Digfox радио, SPI CLK     Не рекомендуется для внешнего использования. 921600 бит/сек.
8 27 MOSI,
P6
Lora/Digfox радио, SPI MOSI 2* Не рекомендуется для внешнего использования
9 19 MISO,
P7
Lora/Digfox радио, SPI MISO     Не рекомендуется для внешнего использования
10 2 P8   2* SD карта DAT0
11 12 P9 I2C SDA 2* JTAG TDI
12 13 P10 I2C SCL, SPI CLK 2* JTAG TCK
13 22 P11 SPI MOSI      
14 21 P12       При подключении к 3.3V во время загрузки, устройство переходит в безопасный режим запуска.
JTAG MISO
Переключатель антенны WiFi / BT, низкоуровневый сигнал = внутренняя, высокоуровневый сигнал = внешняя U.FL
15 36 P13   1   Только для ввода данных
16 37 P14 SPI MISO 1   Только для ввода данных
17 38 LTE_WAKE,
P15
Sequans модем, прерывание 1   Только для ввода данных. Не рекомендуется для внешнего использования
18 39 P16   1   Только для ввода данных
19 35 LTE_CTS,
P17
Sequans модем, CTS 1   Только для ввода данных. Не рекомендуется для внешнего использования
20 34 LTE_RX,
P18
Sequans модем, RX 1   Только для ввода данных. Не рекомендуется для внешнего использования. 921600 бит/с
21 32 LTE_RTS,
P19
Sequans модем, RTS 1 Не рекомендуется для внешнего использования.
22 33 LTE_TX,
P20
Sequans модем, TX 1 Не рекомендуется для внешнего использования.
23 26 P21   2* Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП)
24 25 P22   2* Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП)
25 14 P23   2* JTAG TMS, SD карта SCLK
26 - 3V3 Питание от встроенного 3.3-вольтового регулятора       Только выход, подключение внешнего источника 3.3 вольта на этот контакт может повредить регулятор
27 - GND Заземление        
28 - VIN Питание модуля от внешнего источника       Допускается напряжение между 3.5 и 5.5 вольт
- 23 - Lora/Sigfox радио, прерывание        
- 18 - Переключение между чипами Lora/Sigfox радио        

* 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.

ESP32 периферия

  • UART — количество: 3. Переназначаемы на любой вывод общего назначения GPIO. До 5 Мб/с. Выводы P13-P18 работают только на приём и могут быть сопоставлены с RX или CTX.
  • I2C — количество: 2. Переназначаемы на любой вывод общего назначения GPIO за исключением выводов P13-P18.
  • SPI — количество: 3. Переназначаемы на любой вывод общего назначения GPIO. Выводы P13-P18 работают только на приём и могут быть сопоставлены с MISO.
  • CAN — количество: 1. Переназначаемы на любой вывод общего назначения GPIO. Выводы P13-P18 работают только на приём и могут быть сопоставлены с RX. Требуется внешний приемопередатчик шины CAN, рекомендуется SN65HVD230 от Texas Instruments.
  • JTAG — количество: 1. TDO = P4, TDI = P9, TCK = P10, TMS = P23.
  • ШИМ — количество: 1. Переназначаемы на любой вывод общего назначения GPIO за исключением выводов P13-P18.
  • АЦП — количество: 18. Зафиксированное назначение.
  • ЦАП — количество: 2. Доступно для переназначения только на выводах P21 и P22.
  • SD — количество: 1. DAT0 = P8, SCLK = P23, CMD = P4.

Программирование устройства

UART - по умолчанию, модуль FiPy 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 FiPy - воспользоваться платой расширения. Для установления связи с FiPy подойдёт любой другой адаптер USB-UART. Код возможно загрузить через интерактивный REPL, либо через дополнительное ПО PyMakr для редакторов Atom или Visual Studio Code.

WiFi - по умолчанию, FiPy также запускает точку доступа Wi-Fi.
SSID: fipy – wlan – XXXX
Пароль: www.pycom.io
После подключения к Wi-Fi сети FiPy, 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 FiPy 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 FiPy. Подключение к FTP-серверу не требует настройки дополнительного шифрования в FTP-клиенте. Соединение устанавливается со следующими учетными данными:
User: micro
Password: python

Режимы загрузки

Режим загрузчика

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

Режим безопасного запуска

Входящия 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 FiPy 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 FiPy 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

  1. Документация модуля PYCOM FiPy (PDF, англ.)

Полезные библиотеки и примеры

Информация представленная на данном информационном ресурсе преследует исключительно рекламные цели и не является договором-офертой !
© Все права защищены 2018г https://compacttool.ru
Связаться с нами 8-495-752-55-22 zakaz@compacttool.ru