P19 Relai Ethernet Lora
Sommaire
Présentation générale du projet
Contexte du projet
L'internet des objets est un domaine en pleine croissance qui permet entre autres d'établir des interactions entre des utilisateurs et des objets connectables.
Les domaines d'applications sont diverses et variées: du contrôle des chauffages dans nos maisons en passant par les smart cities,ou encore le tracking des marchandises,..on y retrouve des dispositifs intelligents tels que des capteurs, des interfaces de communication avec d'autres dispositifs,.. Aujourd'hui plusieurs équipements embarqués voient le jour, cependant les protocoles de communication n'évoluent pas autant, entraînant donc une forte consommation d'énergie, un besoin énorme en termes de mémoire, réseau,..
Semtech,une entreprise grenobloise, crée en 19 un modem radio LoRa adapté aux besoins des objets connectés et offre une technologie de communication à faible consommation d'énergie, une longue portée(pouvant aller jusqu'à 15 km),un débit faible,..
L'actuelle main mise du privé sur les réseaux IP n'est pas forcément une bonne chose pour Internet.
Objectif du projet
L'objectif du projet est de réaliser un module autonome connectable sur une box Internet permettant de relier deux sites avec une connexion longue distance.
Cahier de charges
Le projet se déroulera en deux phases. Nous utiliserons 2 technologies: L'ethernet et la communication par radio fréquences.
Nous réaliserons d'abord un premier prototype construit autour d'un AtMega328P, d'une carte Ethernet (avec un micro-contrôleur Microchip ENC28J60), et d'un modem radio LoRa. Ensuite, nous réaliserons un deuxième prototype avec un microcontroleur 32 bits à processeur ARM Cortex M3 STM32L152RE, du même modem LoRa, et d'une carte Ethernet.
Pour le deuxième prototype,nous avons choisi ce processeur pour sa faible consommation:
Mode ultra faible consommation : 300 nA avec registres de sauvegarde (3 broches d'éveil) Mode ultra faible consommation + horloge en temps réel (RTC) : 900 nA avec registres de sauvegarde (3 broches d'éveil) Mode faible consommation : jusqu'à 9 μA Mode de consommation dynamique : jusqu'à 230 μA/MHz
sa mémoire vive assez importante, le deboggueur/programmateur ST LINK-V2 qui assure l'interface avec le microcontroleur STM32L152RE,..
Nous comptons également utiliser le protocole PoE (Power over Ethernet)
Suivi du projet
| Semaine 1 (19/09) | Réunions avec l'encadrant de projet / Définition des objectifs / Recherche bibliographique |
|---|---|
| Semaine 2 (26/09) | |
| Semaine 3 (03/10) | |
| Semaine 4 (11/10) | Etablissement de la liste du matériel |
Planning prévisionnel
La recherche et la documentation
Microcontrôleur Atmega328p
Atmega328p est un mono-puce microcontrôleur.
Carte Réseau
Qu'est-ce qu'une carte réseau?
La carte réseau (appelée Network Interface Card en anglais et notée NIC) constitue l'interface entre l'ordinateur et le câble du réseau. La fonction d'une carte réseau est de préparer, d'envoyer et de contrôler les données sur le réseau.
Pour préparer les données à envoyer, la carte réseau utilise un transceiver qui transforme les données parallèles en données séries. Chaque carte dispose d'une adresse unique, appelée adresse MAC, affectée par le constructeur de la carte, ce qui lui permet d'être identifiée de façon unique dans le monde parmi toutes les autres cartes réseau.
Quel est le rôle d'une carte réseau?
Une carte réseau sert d'interface physique entre l'ordinateur et le câble. Elle prépare pour le câble réseau les données émises par l'ordinateur, les transfère vers un autre ordinateur et contrôle le flux de données entre l'ordinateur et le câble. Elle traduit aussi les données venant du câble et les traduit en octets afin que l'Unité Centrale de l'ordinateur les comprenne. Ainsi une carte réseau est une carte d'extension s'insérant dans un connecteur d'extensions (slot).
Qu'est-ce qu'une carte réseau Ethernet?
La plupart des cartes réseau destinées au grand public sont des cartes Ethernet. Elles utilisent comme support de communication des paires torsadées (8 fils en cuivre), disposant à chaque extrémité de prises RJ45.
Les trois standards Ethernet (norme 802.3) les plus courants correspondent aux trois débits les plus fréquemment rencontrés : 1.Le 10Base-T permet un débit maximal de 10 Mbit/s. Le câble RJ45 peut alors mesurer jusqu'à une centaine de mètres et seuls 4 des 8 fils sont utilisés. 2.Le 100Base-TX permet un débit maximal de 100 Mbit/s. Il est également appelé Fast Ethernet et est désormais supporté par la quasi-totalité des cartes réseau. Comme pour le 10Base-T, le câble RJ45 peut alors mesurer jusqu'à une centaine de mètres et seuls 4 des 8 fils sont utilisés. 3.Le 1000Base-T permet un débit maximal de 1 000 Mbit/s. Il est également appelé Gigabit Ethernet et se démocratise rapidement. Pour que le réseau fonctionne correctement, le câble RJ45 peut toujours mesurer jusqu'à 100 m, mais doit être de bonne qualité. Cette fois, les 8 fils sont utilisés.
Avancement du projet
Souder la carte Ethernet
Liste de matériels
| Matériel | Quantité requise | Quantité disponible | A commander | Commentaires |
|---|---|---|---|---|
| Premier prototype (à base d'un AtMega328P) | ||||
| Partie Ethernet | ||||
| Résistances 49.9 Ohms CMS | 10 | 10 | 10 | Farnell [1] |
| Résistances 270 Ohms CMS | 10 | 10 | 10 | Farnell [2] |
| Résistances 2.32 kOhms CMS | 10 | 10 | 10 | Farnell [3] |
| Capacités polarisation 10µF CMS | 10 | 10 | 10 | Farnell [4] |
| Capacités 0.1µF CMS | 10 | 10 | 10 | Farnell [5] |
| Capacités 20pF CMS | 10 | 10 | 10 | Farnell [6] |
| Capacités 1µF CMS | 10 | 10 | 10 | Farnell [7] |
| Puce Électronique ENC28J60SP | 3 | 3 | 3 | Farnell [8] |
| Puce Électronique MCP1702Z | 3 | 3 | 3 | Mouser [9] |
| Régulateur de tension LD1117AV33 | 3 | 3 | 3 | Mouser [10] |
| Connecteur SI-50196-F | 3 | 3 | 3 | Digi-Key [11] |
| Filtre BL01RN1A | 3 | 3 | 3 | Farnell [12][13] |
| Quartz ECSS250XM | 2 | 2 | 2 | Mouser [14] |
| Partie Arduino | ||||
| Micro-contrôleur de type ATMEGA328P | 3 | 3 | 3 | Farnell [15] |
| Quartz FA238 16MHz | 3 | 3 | 3 | Farnell [16] |
| Résistance 1MΩ +/- 5% | 5 | 5 | 5 | Farnell [17] |
| Résistance 1KΩ | 5 | 5 | 5 | Farnell [18] |
| Capacité 100nF | 10 | 10 | 10 | Farnell [19] |
| Capacité 4.7uF | 5 | 5 | 5 | Farnell [20] |
| Interrupteur | 2 | 2 | 2 | Farnell [] |
| Embase USB | 2 | 2 | 2 | Farnell [21] |
| FTDI FT232 BASIC | 3 | 3 | 3 | Farnell [22] MOUSER [23] |
| Capacité 100nF | 15 | 15 | 15 | Farnell [24] |
| Capacité 4.7uF | 5 | 5 | 5 | Farnell [25] |
| Capacité 10uF | 5 | 5 | 5 | Farnell [26] |
| Resistances 1k | 6 | 6 | 6 | Farnell [27] |
| Resistances 470 | 10 | 10 | 10 | Farnell [28] |
| diode | 5 | 5 | 5 | Farnell [29] |
| Regulateur 78ADJ LDO Tension fixe | 3 | 3 | 3 | Farnell [30] |
| LED yellow | 3 | 3 | 3 | Farnell [31] |
| LED orange | 3 | 3 | 3 | Farnell |
| LED green | 3 | 3 | 3 | Farnell [32] |
| LED blue | 3 | 3 | 3 | Farnell [33] |
| Partie LoRa | ||||
| Module radio de type RF-LORA-868-SX1276 | 4 | 4 | 4 | Mouser [34] |
| Capacités 10uF | 10 | 10 | 10 | Farnell [35] |
| Capacités 100nF | 20 | 20 | 20 | Farnell [36] |
| Capacités 47pF | 20 | 20 | 20 | Farnell [37] |
| Capacités 15pF | 10 | 10 | 10 | Farnell [38] |
| Capacités 10nF | 10 | 10 | 10 | Farnell [39] |
| Capacités 1.5pF | 10 | 10 | 10 | Farnell [40] |
| Capacités 33pF | 10 | 10 | 10 | Farnell [41] |
| Capacités 4.7pF | 10 | 10 | 10 | Farnell [42] |
| Capacités 1.2pF | 10 | 10 | 10 | Farnell [43] |
| Capacités 1.8pF | 10 | 10 | 10 | Farnell [44] |
| Capacités 3.3pF | 10 | 10 | 10 | Farnell [45] |
| Capacités 1nF | 10 | 10 | 10 | Farnell [46] |
| Inductance 33nH | 10 | 10 | 10 | Farnell [47] |
| Inductance 6.2nH (0402) | 10 | 10 | 10 | Farnell [48] |
| Inductance 10nH | 10 | 10 | 10 | Farnell [49] |
| Resistances 1k | 10 | 10 | 10 | Farnell [50] |
| Quartz 32MHz(16pF) | 10 | 10 | 10 | Farnell [51] |
| Regulateur PE4259 | 5 | 5 | 5 | Digi-Key [52] Farnell[53] |
| Deuxième prototype (à base d'un ARM-3 Cortex) | ||||
| Partie MCU(ARM Cortex3) | ||||
| MCU_LQFP64 | 6 | 6 | 6 | Mouser [54] |
| Capacité 4.7uF | 10 | 10 | 10 | Farnell [55] |
| Capacité 4.3uF | 10 | 10 | 10 | Mouser [56] |
| Capacité 6uF (de charge du quartz de ABS25_32.768KHz_6_T) | 10 | 10 | 10 | Mouser [] |
| Capacité 100nF | 15 | 15 | 15 | Farnell [57] |
| Capacité 1uF_X5R_0603 | 3 | 3 | 3 | Mouser [58] |
| Capacité 2.2uF | 10 | 10 | 10 | Farnell [59] |
| Résistance 4K7 | 10 | 10 | 10 | Farnell [60] |
| Résistance 100 | 10 | 10 | 10 | Farnell [61] |
| Résistance 10K | 10 | 10 | 10 | Farnell [62] |
| Quartz ABS25_32.768KHz_6_T | 5 | 5 | 5 | Farnell [63] |
| Poussoir USER | 3 | 3 | 3 | Farnell [64] |
| Reset TD-0341 | 3 | 3 | 3 | Farnell [65] |
| Inductance BEAD | 10 | 10 | 10 | Farnell [66] (!!!) |
| Partie ST-LINK(programmer) | ||||
| Partie STMF STM32F103CBT6 uC | 4 | 4 | 4 | Farnell [67] |
| Resistances 10K | 5 | 5 | 5 | Farnell [68] |
| Resistances 100K | 5 | 5 | 5 | Farnell [69] |
| Resistances 4.7K | 10 | 10 | 10 | Farnell [70] |
| Resistances 100 | 5 | 5 | 5 | Farnell [71] |
| Resistances 2.7K | 5 | 5 | 5 | Farnell [72] |
| Resistance R26 | 10 | 10 | 10 | Farnell [] |
| Capacités 20pF | 10 | 10 | 10 | Farnell [73] |
| Capacités 100nF | 5 | 5 | 5 | Farnell [74] |
| Quartz 8MHz(12pF) | 5 | 5 | 5 | Farnell [75] |
| Partie USB ST LINK connecteur USB 5075 BMR-05-SM | 4 | 4 | 4 | Farnell [76] |
| Resistances 1.5K | 4 | 4 | 4 | Farnell [77] |
| Resistances 0 | 5 | 5 | 5 | Farnell [78] |
| Resistances 100K | 5 | 5 | 5 | Farnell [79] |
| Resistances 10K | 5 | 5 | 5 | Farnell [80] |
| Resistances 36K | 5 | 5 | 5 | Farnell [81] |
| Resistances 100 | 5 | 5 | 5 | Farnell [82] |
| Transistor T1 9013 | 5 | 5 | 5 | Mouser [83] |
| Capacités 100nF | 10 | 10 | 10 | Farnell [84] |
| Partie SWD Resistances 100K | 5 | 5 | 5 | Farnell [85] |
| Résistances 10K | 5 | 5 | 5 | Farnell [86] |
| Résistances 22K | 10 | 10 | 10 | Farnell [87] |
| Diode BAT60JFILM | 5 | 5 | 5 | Mouser [88] |
| Partie COM Resistances 100K | 5 | 5 | 5 | Farnell [89] |
| Resistances 0 | Farnell [90] | |||
| Led bicolore CMS Red/Green | 5 | 5 | 5 | Farnell [91] |
| Partie PWR Régulateur LD 3985M33R (LP3985IM5-3.2/suggestion de remplacement) | 5 | 5 | 5 | Farnell [92] |
| Diode BAT60JFILM | 5 | 5 | 5 | Mouser [93] |
| Capacités 1uF X5R 0603 | 5 | 5 | 5 | Farnell [94] |
| Capacités 10nF X7R 0603 | 5 | 5 | 5 | Farnell [95] |
| Capacités 100nF | 5 | 5 | 5 | Farnell [96] |
| Partie Top and Power | ||||
| Régulateur LD1117S50TR | 3 | 3 | 3 | Mouser [97] |
| Régulateur LD39050PU33R | 3 | 3 | 3 | Mouser [98] |
| Capacités 10uF(25V) | 10 | 10 | 10 | Farnell [99] |
| Capacités 1uF_X5R_0603 | 10 | 10 | 10 | Mouser [100] |
| Capacités 100nF | 10 | 10 | 10 | Farnell [101] |
| Résistance 4K7 | 10 | 10 | 10 | Farnell [102] |
| Résistance 1K | 10 | 10 | 10 | Farnell [103] |
| Redresseur STPS2L30A | 3 | 3 | 3 | Mouser [104] |
| Transistor STS7PF30L (mosfet) | 3 | 3 | 3 | Mouser [105] |
| LED Red | 3 | 3 | 3 | Farnell [106] |
| Carte Lora Ethernet | ||||
| 32u4 RFM95 LoRa Radio - 868 or 915 MHz | 2 | 2 | 2 | Adafruit [107] |
Références
Datasheets
Fichier:Datasheet cartereseau.pdf
Micro-controleur Atmega328p: http://www.atmel.com/Images/Atmel-42735-8-bit-AVR-Microcontroller-ATmega328-328P_datasheet.pdf
Documentation (Liens utiles)
https://learn.adafruit.com/adafruit-feather-32u4-radio-with-lora-radio-module/downloads
Schematic du module radio : http://modtronix.com/prod/imod/inair9/inair9_r1_sch.pdf
Schematic de la carte Nucleo -F401RE : http://www.st.com/content/ccc/resource/technical/document/user_manual/98/2e/fa/4b/e0/82/43/b7/DM00105823.pdf/files/DM00105823.pdf/jcr:content/translations/en.DM00105823.pdf
