Comments 19
Micro:Bit отличный микроконтроллер, только в данном проекте не используются никакие из его возможностей - вместо встроенных использованы внешний радиомодуль, датчик освещенности и дисплей. Зачем тогда огромный по размерам микробит вообще нужен (и плюс к нему еще плата расширения с пинами)? Любой из компактных микроконтролллеров (к примеру, на основе RPI Pico, с уменьшенным количеством выводов есть варианты размером в ноготь большого пальца) обойдутся вдесятеро дешевле и займут в сотни раз меньше места.
На самом деле проект демонстрирует самую важную особенность micro::bit как учебного микрокомпьютера — возможность его программирования с помощью визуального редактора Microsoft MakeCode без знаний языков программирования. И возможность применения micro::bit в относительно сложных проектах (для простых применений micro::bit и так много примеров).
Кроме того, в проекте показано, что для Microsoft MakeCode можно создавать расширения к любым аппаратным устройствам, после чего их использование станет доступно даже детям.
В качестве примера здесь был использован не самый простой радиомодуль LoRa EBYTE E32, изначально не имеющий поддержки в MakeCode. Создание расширений для MakeCode, конечно, требует определенных навыков в программировании. Обычно этим занимаются компании, выпускающие для micro::bit различные устройства.
Что же касается стоимости реализации проекта и габаритные размеры конструкции (и даже потребляемая мощность), то в данном случае эти факторы не играют особой роли. Речь идет не о коммерческом, а именно об учебном STEM проекте, который можно очень легко собрать и запрограммировать (буквально за несколько часов). И это без изготовления печатных плат и монтажа микросхем с помощью пайки, без программирования на С и сложной отладки.
А уже дальше можно этот проект развивать, насколько хватит фантазии, используя как встроенные в micro::bit устройства, так и различные внешние модули.
Визуальное программирование доступно и для всех или почти всех аналогов: например, есть универсальный Scratch (поддерживает, в том числе, микробит), есть специализированный инструмент для упомянутого мною выше RPI Pico https://www.raspberrypi.com/news/drag-n-drop-coding-for-raspberry-pi-pico/, есть собственный проприетарный блочный язык для конструкторов Фишертехник и так далее. Есть и сомнения про доступность - микробит почти полгода был в дефиците, да и стоимость, скажем, 4х микробитов плюс платы расширения и дисплеев это уже около сотни долларов, если к этому радиомодули внешние брать и другие датчики взамен встроенных, такой эксперимент выйдет в сотни долларов за сомнительную радость работать на лицензируемых частотах, требующих разрешения (для детей, серьезно?). По нашему опыту - встроенный радиомодуль микробит работает отлично, для связки 4х контролллеров на расстоянии десятки метров в пределах дома и вокруг ничего более и не нужно. А если нужно, то дешевый сотовый модем с управлением AT командами работает идентично wifi модулям на основе контроллера esp32 и вообще никаких расширений не требует для подключения.
Согласен что есть средства визуального программирования и для других микрокомпьютеров, но тут это доступно через браузер вообще без установки какого-либо ПО.
Что касается встроенного радиомодуля, то он действительно работает хорошо, но в пределах квартиры, а здесь предлагается решение для передачи данных на существенно большее расстояние. Для совершенно других применений, когда встроенный радиомодуль не подойдет. Когда WiFi и сотовая связь недоступны.
Описанный в статье учебный проект дает возможность познакомиться с micro::bit и LoRa, не затрачивая слишком много времени и сил, не изучая такие языки программирования, как С. Это и есть основная цель статьи, а вовсе не рассказать, как за минимальные деньги измерять данные о погоде внутри квартиры или небольшого дома (можно просто купить готовую и недорогую погодную станцию).
Что касается доступности micro::bit, то он есть, например, на том же Алиэкспресс, и в других профильных магазинах.
Ну а чему и за какие деньги учить детей, или какие деньги тратить на собственное образование, тут каждый решает сам, у всех разные возможности и цели. Здесь предлагается одно из решений и описаны его преимущества. Ничего не говорится о том, что это самое бюджетное решение. Собрав такой макет, его можно очень быстро модифицировать и расширять, изучая самые разные технологии. На мой взгляд, как раз это имеет большое значение при обучении.
Когда я сам учился в школе, то собирал приемники и передатчики из обычных транзисторов и радиоламп, а уж смонтировать готовые модули на макетной плате и залить готовое ПО, на мой взгляд, вообще никакая не проблема! Даже для школьников.
И почему бы школьникам не попробовать передачу данных на безлицензионных (а не лицензированных, как вы пишите) диапазонах, не требующих получения разрешений при малой мощности (о безлицензионных частотах написано в первой части статьи https://habr.com/ru/company/first/blog/669218/). Может быть кто-то заинтересуется и будет потом использовать промышленные решения LoRa.
Почему-то в статье прозвучало так, что для этого проекта микробит обладает киллер-фичами, которых нет ни у кого больше, хотя на самом деле легко можно приобрести микроконтроллер с дисплеем (не как у микробит, а нормальным), вайфай или gsm модулем и программировать его блоками (ничего не устанавливая на компьютер, посмотрите тот же scratch). При малой мощности, кстати, LoRa будет работать не намного дальше радиомодуля или блютуфа микробит, и тем более сопоставимо с копеечным esp32 микроконтоллером с внешней антенной (у вас дальность увеличивается как раз за счет антенны) - несколько сот метров на открытом пространстве. На самом же деле, микробит хорош тем, что предоставляет широкий выбор встроенных датчиков и средств связи, и самые интересные проекты именно те, которые пользуются именно встроенными средствами. Ну и уж тем более читерство добавить в проект «взрослый» RPI и установить на нем «тяжелый» софт - веб-сервер на микробит сделать легко и интересно своими руками с помощью модуля esp32 и простых текстовых AT команд.
Почему-то в статье прозвучало так, что для этого проекта микробит обладает киллер-фичами, которых нет ни у кого больше
У micro::bit, разумеется, есть киллер-фичи, но статья не про это. Она в первую очередь про модули LoRa, которые будут работать, когда недоступен ни WiFi, ни gsm. Соответственно, когда не пригодится встроенный WiFi микрокомпьютера типа esp32 и AT-команды.
Кроме того, в статье показано, что на базе micro::bit можно делать такие проекты с LoRa, которые обычно делаются по-другому (на STM32, например). Используя в том числе киллер-фичи этого микрокомпьютера в обучении.
При малой мощности, кстати, LoRa будет работать не намного дальше радиомодуля или блютуфа
Вот это совсем не так, при одинаковой мощности LoRa дает намного более обширное покрытие за счет специального протокола, обеспечивающего связь при уровне сигнала ниже уровня помех.
На самом же деле, микробит хорош тем, что предоставляет широкий выбор встроенных датчиков и средств связи, и самые интересные проекты именно те, которые пользуются именно встроенными средствами.
Разумеется он этим хорош, но в статье показано, что если дополнить его радиомодулем LoRa, то можно создавать системы сбора данных, работающие на обширных площадях. Да, больше подходит для учебных проектов, для реальных есть промышленные всепогодные решения LoRa.
Ну и уж тем более читерство добавить в проект «взрослый» RPI и установить на нем «тяжелый» софт - веб-сервер на микробит сделать легко и интересно своими руками с помощью модуля esp32 и простых текстовых AT команд.
Может кому и интересно, а мне интереснее показать, что в центральном узле такого проекта может стоять полноценный микрокомпьютер, позволяющий создавать более сложные проекты, чем esp32. И ничего там особо сложного, недоступного школьникам, не предлагается. Все можно установить с помощью инструкции из второй части статьи.
Для микрокомпьютера esp32 есть своя ниша, разумеется, но этот проект отлично обходится и без него. Я полагаю что esp32 может стать темой для других статей.
Вы, например, можете рассказать о своем подходе к сбору данных на площади, измеряемой в квадратных километрах, например, с использованием только esp32 и его встроенных средств. Особенно будет интересно, если на этой площади интернет есть только в одном здании, а площадь невозможно покрыть WiFi. И сотовая связь недоступна. Разумеется, такое тоже можно сделать с применением LoRa, но я считаю более пригодным для учебного проекта именно micro:bit на периферии и Raspberry Pi в центре.
Вот тут, например, рассказано о том, почему LoRa обеспечивает большую дальность связи:
https://wireless-e.ru/standarty/tehnologiya-lora-v-voprosah-i-otvetah/
" Технология модуляции LoRa (Long Range) представляет собой метод модуляции, который обеспечивает значительно бóльшую дальность связи (зону покрытия), чем другие конкурирующие с ним способы. Метод основывается на технологии модуляции с расширенным спектром и вариации линейной частотной модуляции (Chirp Spread Spectrum, CSS) с интегрированной прямой коррекцией ошибок (Forward Error Correction, FEC). Технология LoRa значительно повышает чувствительность приемника и, аналогично другим методам модуляции с расширенным спектром, использует всю ширину полосы пропускания канала для передачи сигнала, что делает его устойчивым к канальным шумам и нечувствительным к смещениям, вызванным неточностями в настройке частот при использовании недорогих опорных кварцевых резонаторов. Технология LoRa позволяет осуществлять демодуляцию сигналов с уровнями на 19,5 дБ ниже уровня шумов, притом что для правильной демодуляции большинству систем с частотной манипуляцией (Frequency Shift Keying, FSK) нужна мощность сигнала как минимум на 8-10 дБ выше уровня шума. Модуляция LoRa определяет тот физический уровень1(Physical Layer, PHY, иногда его называют слой), который может быть использован с различными протоколами и в различных вариантах сетевой архитектуры, таких как сетка (Mesh), звезда (Star), точка-к‑точке (point-to-point) и т. п. "
Вы очень недооцениваете современные протоколы wifi. Вот вам на амазоне вайфай модуль с дальностью 15 км и несравнимо большей скоростью передачи данных: https://www.amazon.in/Ubiquiti-Bundle-NanoStation-Outdoor-airMAX/dp/B01EBBKVDE Более того, если вас устроит скорость LoRa, то вайфай можно на кратно большем расстоянии использовать. На али за стоимость ваших модулей LoRa тоже можно найти активные вайфай антенны с большей дальностью (сам вайфай модуль стоит копейки). А уж если на базе использовать направленную антенну и в нужное время настраиваться на положение передатчиков - то и радиомодуль микробита позволит на километры устойчивое соединение получить. Да, если задачей было прорекламировать модули LoRa - тоже не очень получилось, потому что у них главные преимущества совсем не в том, о чем говорится в статье…
Вот вам на амазоне вайфай модуль с дальностью 15 км и несравнимо большей скоростью передачи данных: https://www.amazon.in/Ubiquiti-Bundle-NanoStation-Outdoor-airMAX/dp/B01EBBKVDE
Я правильно понимаю, что этот модуль стоит ₹21,999.00 в рупиях или около 18000 руб.? Требует ли он лицензирования?
А есть что-то сравнимое по по цене и дальности действия с модулями LoRa E32? Скажем, километров на 3-5, чтобы сравнивать подобное с подобным. Скорость передачи данных да, это не про LoRa. Но не везде она имеет значение.
Да, если задачей было прорекламировать модули LoRa - тоже не очень получилось, потому что у них главные преимущества совсем не в том, о чем говорится в статье…
Задачей было сделать учебный STEM проект именно с модулями LoRa и micro::bit. Просто потому что мне это было интересно, и я думаю, что будет интересно и полезно другим.
Наверно, можно сделать подобный проект и на современном WiFi, если такие модули доступны и не требуют лицензирования, а также действительно позволяют покрывать расстояния, исчисляемые километрами, в зоне, где вообще нет никаких сетей.
С удовольствием узнал бы, какие конкретно модули WiFi и с какими антеннами позволяют добиться похожих результатов в плане зоны покрытия, что и LoRa. А также в какие доступные микрокомпьютеры такие модули уже встроены, если таковые имеются.
Ну а если вы добавите что-нибудь про LoRa, то думаю что всем от этого будет польза.
Указанный модуль файфай это доказательство, что дальность определяется антенной, потому что все современные протоколы беспроводной связи хороши по-своему. Притом энергоэффективность LoRa исчезает вовсе, если посчитать энергопотребление на единицу переданной информации. Пусть вам не нужно передавать видео или изображения, а только данные с датчиков. Но что делать вне защищенного периметра, когда копеечные модули вайфай обеспечивают поддержку SSL сертификатов, а для LoRa - даже если как-то прикрутить работу с сертификатами - при увеличении объема передаваемых данных энергоэффективность станет много хуже вайфай? А решается все это обычно просто - хорошей (активной) антенной, можно даже без физического подключения к передатчику. Так можно усилить и радиоканал микробита и блютуф и вайфай, выбирайте на свой вкус. Конкретные антенны не подскажу - занимался этим лет двадцать назад, уже тогда не было проблемы на километры и более расширить gsm или вайфай зону доступа. Фазированные антенные решетки сейчас тоже доступны, тут уже и на десятки километров доступ можно обеспечить даже для нестационарных приемопередатчиков. Другое дело, если вам нужны сотни или тысячи устройств в сети, все расположенные на доверенной территории - тут уже ограничения вайфай появляются, хотя и это решается меш-сетью из вайфай роутеров, притом управление SSL сертификатами остается довольно простым.
EBYTE - такое неблагозвучное название для русского языка... :)
Почти "Colgate" в Испании...
P.S. Ещё почему-то ещё вспомнилось про Fuckты :)
Очень не понравились модули EBYTE работающие через UART
Там нет возможности (или очень глубоко спрятаны) управления регистрами модема SX1276 и связаться с теми же народными RFM95W у меня не получилось.
Там нет возможности (или очень глубоко спрятаны) управления регистрами модема SX1276 и связаться с теми же народными RFM95W у меня не получилось.
Если не секрет, то кроме несовместимости с RFM95W что еще не понравилось в EBYTE, и для получения каких возможностей потребовалось управлять регистрами SX1276?
Сходу не удалось найти модуль RFM95W в конструктиве, пригодном для установки на макетную плату. Зато нашел модуль RAK811 WisDuo LoRa Module, который можно установить на макетную плату и для которого даже есть расширение к Microsoft CodeMake https://makecode.microbit.org/pkg/pisupply/pxt-iot-lora-node. Но это расширение я не тестировал.
Практически во всех модулях Ebyte мне не нравится скудность документации, отсутствие нормальных примеров использования и очень слабое коммунити.
И если в случае E73 NRF52 все понятно и полностью совместимо с модулями других производителей. Есть SDK и документация от Nordic. В случае с E32 модем SX1276 с SPI интерфейсом работает через ограниченный набор команд по UART и это сильно ограничивает его использования с другими контроллерами LoRa/LoRaWAN.
Сами по себе модули RFM95 И тому подобные ставят на плате вместе с контроллером. Я сам разводил такие платки с ESP32 и Atmega328PB. Сейчас перешел на готовые контроллеры Heltec
Серия CubeCell - это SoC ASR650X где сразу есть ядро Cortex M0 + SX1268 (немного мощнее чем SX1276) и шьются через сериал Bootloader. Модули оптимизированы на работу с аккумуляторами, батарейками и солнечными панелями и имеют ток в режиме глубокого сна 3.5мкА
Серия ESP32 - это платки ESP32 и SX1276 со всей обвязкой. Я их использую в качестве Lora шлюза в MQTT.
Спасибо за комментарий, думаю ваш вариант более пригоден для профессионального использования. В случае EBYTE E32 мне пришлось долго разбираться с даташитом, но в итоге удалось сделать работающее расширение для Microsoft MakeCode.
Посмотрю и на другие модули тоже.
У фирмы Ebyte есть модели с TCXO (термокомпенсированным кварцем), что должно дополнительно улучшить качество связи в уличных условиях. Не подскажете, у каких ещё производителей есть такая опция?
Александр,
я может куда то ни туда смотрю, но тыкните пожалуйста на сайте, где вы нашли команды для serial коммуникации.
На сайте ebyte.com/en любой мануал для модуля E32
https://www.ebyte.com/en/downpdf.aspx?id=1525
ну или библиотеку готовую использовать
DIY: передаем данные на километры с помощью контроллера Micro::Bit и радиомодуля EBYTE LoRa (Часть 2)