OK1UFC

HC-12

Poslední aktualizace 2024    

  
Úvod

Modul HC-12 je malý komunikační modul, který umožňuje transparentní komunikaci přes sériový port v režimu half-duplex. Pro realizaci jednoho sériového komunikačního kanálu potřebujeme 2 stejně nakonfigurované moduly HC-12.

Jak modul používám?

1. Připojení k PC

K PC mám modul připojený s využitím převodníku USB - RS232 (TTL). Kdysi jsem nakoupil (Aliexpress) nějaké levné typy, které mají kabel ukončen řadovým konektorem s roztečí 2.5 mm. Do konektoru jsou zakončeny vodiče takto:

MODRÁ: CTS
ŽLUTÁ: RTS
ZELENÁ: TXD
BÍLÁ: RXD
ČERNÁ: GND
ČERVENÁ: +5 V

Převodník USB-RS232 používá čip FTDI. Po připojení se objeví ve správci zařízení nový port, např. COM6. Komunikační modul je napájen z PC. Pro komunikaci a napájení jsou použity vodiče: +5V, GND, RXD a TXD.
Z modulu HC-12 mám vyveden RF vstup/výstup na anténní konektor pro připojení antény v pásmu 70 cm.

2. Připojení k mikropočítači s PICAXE

K mikropočítači mám modul připojený podle schématu uvedeného na 2. obrázku na této stránce. Pro komunikaci jsou použity piny RXD, TXD a GND. U mikrokontroléru PICAXE nejsou použity rezistory u pinu 4 (ty nemají u převodníku TTL smysl). Pin 4 je tedy zapojen přímo. Z mého převodníku TTL nelze do PICAXE zavádět program. Proto nepoužívám ani přepínač pro zavádění programu a program zavádím z patice jednoduchého programátoru.
Komunikační modul je napájen ze zdroje mikropočítače napětím +5V.
Před použitím musí být modul nakonfigurován z PC. Připojení k PC - viz předchozí odstavec. Konfigurace - viz následující odst.

3. Konfigurace modulu

Modul HC-12 má na jedné straně desky 5 pinů, které mají tento význam:

Pin 1: +VCC, používám +5 V z USB-RS232 převodníku
Pin 2: GND
Pin 3: RXD
Pin 4: TXD
Pin 5: SET; pokud je tento pin spojen s GND, modul HC12 je v konfiguračním režimu. Z programu se sériovým terminálem přijímá AT příkazy, kterými lze nastavit mnoho vlastností, například použitý komunikační kanál, jeden ze tří transparentních komunikačních módů FU1, ..., FU3, vysílaný výkon, příkazy AT+Ry (baudová rychlost, ...) a další příkazy na nastavení datových bitů, řídících bitů a dalších parametrů. Podrobnosti jsou přesně a srozumitelně uvedeny na konci jednoduchého manuálu.

Stručný popis modulu

Ve výše uvedeném odkazu na stručný manuál je uveden stručný popis modulu. Jeho základní vlastnosti jsou:

Určení modulu: pro přenos dat; 2 stejně nakonfigurované moduly se chovají jako transparentní sériová linka v režimu half-duplex.
RxD a TxD: úrovně TTL, nastavitelné parametry bitových rychlostí, počtu bitů, atd.
Přenášený počet bytů v jedné relaci: není limitován.
Konfigurace: po sériové lince pomocí AT příkazů; do konfiguračního režimu se modul přepíná spojením pinu 5 s GND.

Použité pásmo: 70 cm
Maximální výkon: cca +20 dBm (100 mW)
Rozměry: 27.8mm × 14.4mm × 4mm
Napájení: +5V (3.2 V až 5.5 V)

Použitý typ transceiveru Silicon Labs: Si4463, datasheet zde.
Modulace transceiveru: Čipy Si446x podporují pět různých možností modulace: GFSK (Gaussian Frequency Shift Keying), FSK (Frequency Shift Keying), čtyřúrovňovou GFSK (4GFSK), čtyřúrovňovou FSK (4FSK) a OOK (On-Off Keying). Pomocí nastavení GFSK lze realizovat také modulaci MSK (Minimum Shift Keying). Jedná se o velice sofistikovaný druh modulace, kterou používají např. digitální amatérské módy FT8. Interní nízkošumový zesilovač (LNA) je navržen jako širokopásmový; pomocí tří externích diskrétních součástek jej lze přizpůsobit tak, aby pokryl jakékoli běžné frekvenční pásmo pod 1 GHz (sub-GHz). Tento LNA se vyznačuje extrémně nízkou úrovní šumu, což potlačuje šum následujících stupňů a zajišťuje optimální citlivost; díky tomu nejsou zapotřebí žádné externí moduly pro zesílení ani vstupní (front-end) moduly. Zesílení LNA je řízeno interním algoritmem automatického řízení zesílení (AGC). Za LNA následuje I-Q směšovač, filtr, zesilovač s programovatelným zesílením (PGA) a analogově-digitální převodník (ADC). I-Q směšovače převádějí signál na mezifrekvenci. PGA následně upravuje zesílení tak, aby signál odpovídal dynamickému rozsahu ADC. ADC potlačuje nežádoucí signály mimo pracovní pásmo a převádí signál do digitální podoby, kde probíhá filtrování, demodulace a další zpracování. Na výstupu LNA a PGA jsou integrovány detektory špičkových hodnot, které slouží algoritmu AGC. Pro výstupní výkony nižší než +17 dBm lze piny RX a TX externě propojit přímo; podrobnosti naleznete v referenčních návrzích s přímým propojením na webových stránkách společnosti Silicon Labs.

Citlivost RX je závislá na rychlosti přenosu dat - viz obrázek z datasheetu a také na použité architektuře, viz datasheet a manuál modulu HC-12.

Zkouška přenosu

Testování dělám po konfiguraci páru modulů pomocí oblíbeného Hercules terminálu. Na vzdáleném konci mám propojeno RXD a TXD.

Závěr

Modul HC-12 jsem nijak podrobně nezkoumal. Provedl jsem pouze tyto kroky a dílčí zkoušky:

- napájecí napětí každého modulu HC-12 jsem blokoval elektrolytickým kondenzátorem 1000 M;
- vyvedl jsem si na spínač pin SET a GND;
- provedl a vyzkoušel jsem konfiguraci pomocí AT příkazů; vše OK;
- nakonfiguroval jsem stejně 2 moduly, vyzkoušel přenos - viz výše; zkouška OK;
- začal jsem linku používat; na mém pozemku všude OK.