Montage et test d'un transmetteur LoRa

publication: 15 décembre 2024 / mis à jour 25 décembre 2024

Dans ce chapitre, nous allons aborder une application pratique de la liaison série. Il s'agit de piloter un transmetteur LoRa. L'environnement LoRa permet de gérer des communications simples entre appareils. Avec eForth Windows, on pourra commander ces appareils avec un protocole simple, sécurisé, robuste.

Introduction

LoRa, acronyme de "Long Range", est une technologie de communication radio à basse consommation d'énergie et longue portée, spécialement conçue pour l'Internet des Objets (IoT). Elle permet de transmettre de petites quantités de données sur de longues distances, même dans des environnements difficiles comme les zones urbaines denses ou les bâtiments.

La transmission LoRa peer-to-peer ne nécessite pas de licence. En Europe, l'interface radio LoRa utilise la bande de fréquence ISM (Industrielle, Scientifique et Médicale) dite Sub-GHz des 868 MHz (alors qu'aux Etats-Unis on utilise la bande des 915 MHz).

Vous pouvez également utiliser la bande des 433 Mhz, sans licence, sous réserve de respecter la limite de puissance d'origine des modules LoRa 433.

Caractéristiques clés de LoRa

Longue portée: LoRa peut couvrir de grandes distances, allant de quelques centaines de mètres à plusieurs kilomètres, selon les conditions environnementales.
Basse consommation: Grâce à une modulation spécifique et à une gestion intelligente de la puissance, les appareils LoRa peuvent fonctionner sur batterie pendant plusieurs années.
Pénétration: Les signaux LoRa peuvent traverser les murs et les obstacles, ce qui est idéal pour les applications en intérieur ou dans des zones avec peu de couverture réseau.
Bas débit: LoRa est adapté à la transmission de données à faible débit, ce qui convient parfaitement aux capteurs IoT qui envoient des informations de manière épisodique.
Réseau étendu à faible coût: Les réseaux LoRa sont généralement déployés à grande échelle et à faible coût, ce qui les rend accessibles à un large éventail d'applications.

Fonctionnement de LoRa

LoRa utilise une modulation à spectre étalé qui permet de réduire la puissance de transmission tout en améliorant la portée et la résistance aux interférences. Les données sont transmises par paquets, et des protocoles comme LoRaWAN assurent la gestion du réseau et la communication entre les appareils.

LoRa peut aussi fonctionnenr en peer-to-peer, c'est à dire en dehors d'un réseau LoRaWan. C'est cet aspect que nous allons approfondir ici.

La solution LoRa Peer-to-Peer permet une surveillance continue et une réponse rapide, éliminant les retards potentiels, contrairement au protocole LoRaWAN.

Ici, nous avons plusieurs configurations peer-to-peer:

à gauche: un transmetteur maitre (orange), un transmetteur esclave (vert);
au centre: un transmetteur maitre et deux transmetteurs esclaves;
à droite: un transmetteur maitre et cinq transmetteurs esclaves, dont deux transmetteurs esclaves qui communiquent également entre eux.

Les principaux avantages de LoRa

Idéal pour l'IoT: LoRa est parfaitement adapté aux applications IoT nécessitant une longue portée, une faible consommation d'énergie et un coût réduit;
Flexibilité: LoRa peut être déployé dans de nombreux environnements différents et s'adapte à une variété d'applications;
Écologique: La faible consommation d'énergie de LoRa réduit l'impact environnemental des appareils IoT.

Une transmission LoRa est simple à gérer, particulièrement en langage Forth, détail que nous verrons plus en détail.

Les principales applications de LoRa

Smart city: Gestion des déchets, éclairage public intelligent, stationnement, suivi des véhicules.
Agriculture: Surveillance des cultures, gestion de l'irrigation, suivi du bétail.
Industrie: Maintenance prédictive, suivi des actifs, logistique.
Bâtiments intelligents: Contrôle de la température, de l'éclairage, de la sécurité.

LoRa est une technologie sans fil prometteuse pour l'Internet des Objets, offrant une solution simple et efficace pour connecter des appareils à faible consommation d'énergie sur de longues distances. Ses avantages en termes de portée, de consommation d'énergie et de coût en font une technologie de choix pour vos applications.

Choix d'un transmetteur LoRa

Le choix en matière de transmetteur LoRa est vaste. Allez sur AMAZON et cherchez module LoRa. Privilégiez les modules ayant un interface série. L'interface série ne nécessite que quatre fils, deux pour l'alimentation du module LoRa, deux autres pour la transmission série. Exemple:

Il existe des transmetteurs LoRa se connectant autrement qu'en liaison série. Privilégiez la transmission série. Il est beaucoup plus facile de déporter le transmetteur via un câble série vers un support facilitant l'émission/réception des signaux.

Câblage du transmetteur LoRa

Pour connecter un transmetteur LoRa à un PC, il faut un adaptateur USB-TTL.

Il faut aussi notre transmetteur LoRa. Raccordements en sortie TTL vers le transmetteur LoRa:

GND vers GND, en noir sur l'image;
3,5V vers 3,5V, en rouge;
RX vers TX, en bleu;
TX vers RX, en vert

Les autres connecteurs du transmetteur LoRa restent inutilisés.

Connectez l'adaptateur USB-TTL dans une prise USB du PC. Pour déterminer sur quel port USB apparait l'adaptateur, ouvrir le Gestionnaire de Périphériques. Descendez jusqu'à Ports (COM LPT). Notez le port utilisé, ici COM7 pour ce chapitre.

Le transmetteur LoRa est paramétré d'origine pour transmettre selon ces paramètres:

vitesse: 115200 bps
bits, parité: 8N1

Voici le code pour régler le port série, ici COM7 selon ces paramètres, pour communiquer avec notre transmetteur LoRa:

\ LoRa REYAX serial port configuration: 
\  Port: depends on setup 
\  Baud rate: 115200 
\  Data: 8 
\  Stop: 1 
\  Parity: None 
\  Receive Newline: CR+LF 
\  Transmit Command Delimiter: CR+LF 
: init-COM7  ( -- ) 
    z" COM7" to CF_lpFileName 
    create-serial to hSerial 
    hSerial get-serial-params 
    dcbSerialParams set-speed-8N1 
    hSerial set-serial-params 
    hSerial setup-comm 
    50 500 set-timeouts 
  ;

Voici la séquence Forth pour tester la liaison USB vers le transmetteur LoRa:

z" AT" buff!   CRLFbuff+! 
buffer-to-serial  200 ms 
from-serial .buffer  \ display: +OK

Ici, on transmet la séquence AT suivie de CRLF en binaire. Si le transmetteur LoRa est bien câblé, il répond +OK.

A ce stade, nous allons nous intéresser à toutes les séquences AT permettant de paramétrer le transmetteur LoRa et comment communiquer entre transmetteurs.

Legal: site web personnel sans commerce / personal site without seling