U-BLOX NINA B302 ACESSANDO LoRaWAN COM CIRCUITPYTHON
O objetivo deste BLOG é demonstrar como é possível utilizar e programar o módulo U-BLOX NINA B302 com a linguagem de Scripts Python. Foi utilizado o módulo NINA B302 (opencpu) para o teste e CircuitPython com programação.
Diferente do NINA B112, o B302 tem uma USB a qual permite que você possa criar um COM virtual e MSD e copiar os programas, graças ao bootloader do time da Adafruit.
Adafruit Team
ADADRUIT
A Adafruit foi fundada em 2005 pela engenheira do MIT, Limor "Ladyada" Fried. Seu objetivo era criar o melhor local on-line para o aprendizado de eletrônicos e para a fabricação dos melhores produtos projetados para fabricantes de todas as idades e níveis de habilidade.
LoRaWAN
A especificação LoRaWAN® é um protocolo de rede de baixa potência, área ampla (LPWA) projetado para conectar 'coisas' operadas por bateria sem fio à internet em redes regionais, nacionais ou globais, e tem como alvo os principais requisitos da Internet das coisas (IoT), como bi serviços de comunicação direcional, segurança ponta a ponta, mobilidade e localização.
Módulo LoRa/LoRaWAN
Descrição
Módulo Lora1278 433 mhz Lora 2.0 - IOT CHIP SX1276
Características:
Faixa De freqüência: 433 MHz
sensibilidade-139 dBm até
potência máxima de saída: 20dBm
10.3mA @ modo receptor
Consumo modo Sleep atual < 200nA
taxa de transferência de dados: @ FSK, 1.2-300 kbps
@ Lora TM, 0.018-37.5 kbps
Modulação FSK, GFSK e OOK
Lora TM
Alimentação 1.8-3.7Vdc
127 dB Dynamic Range RSSI
pacote de dados até 256 bytes com CRC
Faixa de Temperatura de operação:-40 ~ + 85 ° C
sensor de temperatura embutido e indicador de bateria fraca
1) Montagem
Um cabo USB foi soldado em D+, D-, GND e VBUS do NINA B302 (BREAKOUT)
2) Com seu gravador SEGGER J-TAG, será necessário gravar o BOOTLOADER da Adafruit E SOFTDEVICE, ambos na pasta NINA 302
3) INSTALE OS DRIVERS
4) Conecte a USB no seu PC e os drivers serão instalados. Uma MSD vai aparecer, copie para ele o arquivo abaixo.
adafruit-circuitpython-sparkfun_nrf52840_mini-pt_BR-4.1.0.uf2
Este arquivo é o python Engine!
Últimas versões do Engine você pode obter aqui
Em
C:\Users\USERNAME\AppData\Local\Temp\adafruit_drivers\Drivers\Adafruit_usbser
Altere em Adafruity_usbser.inf, caso contrário, o Windows não vai detectar o CDC (Serial)
USB\VID_1B4F&PID_5289&REV_0100&MI_00
4) Desconecte e conecte a USB no seu PC e os novos drivers serão instalados. Uma COM virtual aparecerá, na figura abaixo, apareceu COM55 e um MSD.
Ou mande atualizar drivers e aponte para o caminho.
A COM é para ser o terminal de comunicação serial com o PYTHON, o MSD (CIRCUITPY) é para transferir o SCRIPT PYTHON
5) Executando um script python
Execute o emulador de terminal Teraterm, abra a COM e tecle CONTROL-D, você verá as boas vindas do Python.
ou utilizares
Mu
Mu Python
Agora há uma ferramenta muito interessante para interagir com REPL, o Mu Python.
Automaticamente ela vai detectar o dispositivo conectado na USB para programação, mas atenção, pegue o VID/PID da serial (USB) criada e edite o arquivo arquivo de configuração do Mu.
C:\Users\USERNAME\AppData\Local\Mu\pkgs\mu\modes and edit the adafruit.py file, add your VID,PID to the list and save -> reopen Mu
Será necessário agora baixar os módulos (libraries) para executar com programa para acesso à rede a LoRaWAN
Entre no link
E baixe a última versão dos módulo.
Descompacte na pasta "lib" do drive CIRCUITPY os arquivos abaixo
adafruit_tinylora
adafruit_bus_device
# Author: Tony DiCola
# Ported to U-BLOX NINA B302 by Miguel Wisintainer
import time
import busio
import digitalio
import microcontroller
from adafruit_tinylora.adafruit_tinylora import TTN, TinyLoRa
# Define radio parameters.
RADIO_FREQ_MHZ = 915.0 # Frequency of the radio in Mhz. Must match your
# module! Can be a value like 915.0, 433.0, etc.
# .CS = IO2, P0.14 OK
# .RST = IO1, P0.13 OK
# .DIO0 = IO47, P0.23 OK -> irq (RFMX)
# .DIO1 = I048, P0.21 OK
# .DIO2 = IO5, P0.24 OK
# .DIO5 = IO46,P0.12 OK
# .MISO = IO8, P1.00 OK
# .MOSI = IO3, P0.15 OK
# .SCK = IO41,P1.14 OK
cs = digitalio.DigitalInOut(microcontroller.pin.P0_14)
rst = digitalio.DigitalInOut(microcontroller.pin.P0_13)
irq = digitalio.DigitalInOut(microcontroller.pin.P0_23)
# Define the board LED
# IO33 NINA B302
led = digitalio.DigitalInOut(microcontroller.pin.P1_09)
led.direction = digitalio.Direction.OUTPUT
SCK = microcontroller.pin.P1_14
MOSI = microcontroller.pin.P0_15
MISO = microcontroller.pin.P1_00
# Initialize SPI bus.
spi = busio.SPI(SCK, MOSI, MISO)
# TTN Device Address, 4 Bytes, MSB
devaddr = bytearray([0x26, 0x06, 0xXX, 0x57])
# TTN Network Key, 16 Bytes, MSB
nwkey = bytearray(
[
0xEB, 0x06, 0x02, 0x7A, 0x7E, 0xD9, 0x94, 0xA7,
0xC5, 0x8E, 0xXX, 0x83, 0x1C, 0xXX, 0xF6, 0xXX
]
)
# TTN Application Key, 16 Bytess, MSB
app = bytearray(
[
0x79, 0xXX, 0x29, 0x4F, 0xA8, 0x7B, 0x9E, 0x75,
0x4C, 0xFF, 0x77, 0xBE, 0xFB, 0xXX, 0x7E, 0xXX
]
)
ttn_config = TTN(devaddr, nwkey, app, country="AU")
lora = TinyLoRa(spi, cs, irq, rst, ttn_config)
# Data Packet to send to TTN
data = bytearray(4)
while True:
temp_val = 12
humid_val = 97
print("Temperature: %0.2f C" % temp_val)
print("relative humidity: %0.1f %%" % humid_val)
# Encode float as int
temp_val = int(temp_val * 100)
humid_val = int(humid_val * 100)
# Encode payload as bytes
data[0] = (temp_val >> 8) & 0xFF
data[1] = temp_val & 0xFF
data[2] = (humid_val >> 8) & 0xFF
data[3] = humid_val & 0xFF
# Send data packet
print("Sending packet...")
lora.send_data(data, len(data), lora.frame_counter)
print("Packet Sent!")
led.value = True
lora.frame_counter += 1
time.sleep(2)
led.value = False
6) Conectando Módulo SX1276 no NINA B302
# .CS = IO2, P0.14 OK
# .RST = IO1, P0.13 OK
# .DIO0 = IO47, P0.23 OK -> irq (RFMX)
# .DIO1 = I048, P0.21 OK
# .DIO2 = IO5, P0.24 OK
# .DIO5 = IO46,P0.12 OK
# .SCK = IO45,P0.07 OK
# .SCK = IO45,P0.07 OK
# .MOSI = IO3, P0.15 OK
# .MISO = IO8, P1.00 OK
IOx correspondem aos PADS do Módulo NINA B302
PX.XX correspondem aos pinos do Core NRF52840 (NINA B302)
O pinos da direita correspondem ao módulo SX1276
Datasheet
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7) Registrando no TTN
Antes que o NINA B302 possa se comunicar com a The Things Network, você precisará criar um aplicativo.
Primeiro, vamos registrar uma conta no TTN. Navegue até a página de registro da conta para configurar uma conta.
Uma vez conectado, navegue até o console do The Things Network. Esta página é onde você pode registrar aplicativos e adicionar novos dispositivos ou gateways. Clique em Aplicativos.
Clique em Adicionar aplicativo.
Preencha um ID de aplicativo para identificar o aplicativo e uma descrição do que é o aplicativo. Definimos nosso registro de manipulador para corresponder à nossa região, us-west. Se você não estiver nos EUA, o TTN fornece várias regiões para o registro do manipulador.
Depois de criado, você será direcionado para a Visão geral do aplicativo. A partir daqui, você pode adicionar dispositivos, visualizar os dados que entram (e saem) do aplicativo, adicionar integrações para serviços externos e muito mais.
Click Register Device
Na página de registro do dispositivo, o ID do dispositivo deve ser uma string exclusiva para identificar o dispositivo.
A chave do aplicativo será gerada aleatoriamente para você pelo TTN. Selecione o EUI do aplicativo (usado para identificar o aplicativo) na lista.
Em seguida, vamos mudar as configurações do dispositivo de Ativação Over-the-Air para Ativação por Personalização. Na Visão geral do dispositivo, clique em Configurações.
Na tela de configurações, altere o Método de ativação de OTAA para ABP. Em seguida, mude a Largura do contador de quadros de 32b para 16b e desative as verificações do contador de quadros. TTN exibirá um aviso, ignore-o e clique em Salvar. |
8) Coloque os dados TTN no código CircuitPython e execute
# TTN Device Address, 4 Bytes, MSB
devaddr = bytearray([0x26, 0x06, 0xXX, 0x57])
# TTN Network Key, 16 Bytes, MSB
nwkey = bytearray(
[
0xEB, 0x06, 0x02, 0x7A, 0x7E, 0xD9, 0x94, 0xA7,
0xC5, 0x8E, 0xXX, 0x83, 0x1C, 0xXX, 0xF6, 0xXX
]
)
# TTN Application Key, 16 Bytess, MSB
app = bytearray(
[
0x79, 0xXX, 0x29, 0x4F, 0xA8, 0x7B, 0x9E, 0x75,
0x4C, 0xFF, 0x77, 0xBE, 0xFB, 0xXX, 0x7E, 0xXX
]
)
Vá ao terminal e pressione CONTROL-D, o seu programa vai executar!!!! Os dados enviados são fixos!
Se você salvar com o nome code.py, toda vez que resetar o NINA B302, ele já vai executar.
9) Consultando dados no TTN
Sempre acompanhe na Adafruit as atualizações do CircuitPython, pois o mesmo é ainda está em desenvolvimento!
https://github.com/ehmatthes/pcc/releases/download/v1.0.0/beginners_python_cheat_sheet_pcc_all.pdf
ERRATA:
SERIGRAFIA DOS PINOS DO LADO DIREITO SUPERIOR
(NOMES DOS PINOS REPOSICIONADOS)
Questões: suporte@smartcore.com.br
FONTES:
https://learn.sparkfun.com/tutorials/nrf52840-development-with-arduino-and-circuitpython/all
https://www.u-blox.com/sites/default/files/NINA-B3_DataSheet_%28UBX-17052099%29.pdf
https://forums.adafruit.com/viewtopic.php?f=60&t=148531&start=30
https://circuitpython.readthedocs.io/en/2.x/shared-bindings/microcontroller/__init__.html?highlight=microcontroller
https://gitter.im/mu-editor/general
Sobre a SMARTCORE
A SmartCore fornece módulos para comunicação wireless, biometria, conectividade, rastreamento e automação.
Nosso portifólio inclui modem 2G/3G/4G/NB-IoT/Cat.M, satelital, módulos WiFi, Bluetooth, GNSS / GPS, Sigfox, LoRa, leitor de cartão, leitor QR code, mecanismo de impressão, mini-board PC, antena, pigtail, LCD, bateria, repetidor GPS e sensores.
Mais detalhes em www.smartcore.com.br
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