Exibir código-fonte para APC220

[[image:APC220.png|right|thumb|300px| Módulo APC220]]

==Sobre o módulo==
O módulo APC220 é um modulo de RF de baixo consumo de energia e fácil configuração para utilização em projetos que necessitam de comunicação sem fio alternativa às tradicionais. Utiliza frequências nas faixa dos 418 Mhz a 455 Mhz para comunicações em distância superior às frequências de 2.4 Ghz e 5.8 Ghz.<br>
Geralmente frequências mais baixas conseguem penetrar em ambientes com um maior número de obstruções porém estão mais suscetíveis a interferências.<br>
A programação do módulo é feita por software através de um dispositivo USB que acompanha o módulo sendo possível selecionar Frequência, Taxa de Transferência RF, Potência de Transmissão e configurações da rede.<br>
É possível a utilização em projetos que necessitam de controle remoto para Drones, Roovers, Robos, etc. Funciona conectado diretamente a um PC ou à dispositivos de IoT. Possuem uma antena removível que pode ser substituída por uma de maior ganho adequada à frequência utilizada.<br>
Realizamos alguns testes de transmissão e de distância com alguns módulos. Os resultados podem ser encontrados abaixo junto com os códigos utilizados.

==Especificações==

* Frequência de funcionamento: 418 MHz a 455 MHz
* Voltagem: 3.5-5.5V
* Consumo de corrente: <25-35mA
* Temperatura de funcionamento: -20℃～+70℃
* Alcance: 1200m em linha aberta (1200 bps)
* Interface: UART/TTL
* Taxa de transferência (Serial): 1200-19200 bps
* Taxa de transferência (Ar): 1200-19200 bps
* Potência máxima de transmissão> 20mW
* Buffer de recebimento: 256 bytes
* Tamanho: 37mm × 17 mm × 6.6mm
* Peso: 30g

[http://www.robotshop.com/media/files/PDF/dfrobot-apc220-manual.pdf User Manual]<br>
[http://www.dfrobot.com/image/data/TEL0005/APC220_Datasheet.pdf Datasheet]

== Pinagem ==
Os pinos necessários para funcionamento são apenas VCC, GND, RXD e TXD. Os demais são utilizado apenas no modo de programação.<br>
A alimentação pode ser desde 3.3V até 5.5V. Nós testes que realizamos conseguimos uma melhor performance alimentando o módulo com 5V.<br>
Mesma com alimentação em 5V a voltagem do pino TXD se mantém em 3.3V o que torna possível a utilização do módulo com ESP8266<br>

{| style="width:100%" 
! style="width: 30%;" |
! style="width: 70%;" |
|-
| style="padding: 5px;"align="left"|
[[image:Pinagem_APC220.jpg|left]]
| style="padding: 5px;"align="left"|

{| style="width:90%; height:350px;"
|-
|style="background-color:#78CDF8;" align="center" |'''Pino''' 
|style="background-color:#78CDF8;" align="center" |'''Definição'''
|style="background-color:#78CDF8;" align="center" |'''Detalhes'''
|-
|style="background-color:#F39800" align="center"|1
|align="center"|SET
|align="left"|Set parameters (low)
|-
|style="background-color:#F39800" align="center"|2
|align="center"|AUX
|align="left"|UART Signal- Receive (low) Transmit (high) 
|-
|style="background-color:#F39800" align="center"|3
|align="center"|TXD
|align="left"|UART TX
|-
|style="background-color:#F39800" align="center"|4
|align="center"|RXD
|align="left"|UART RX 
|-
|style="background-color:#F39800" align="center"|5
|align="center"|EN
|align="left"|
*Disable the device when apply <0.5V  
*Enable the device when leave it disconnected or apply >1.6V 
|-
|style="background-color:#F39800" align="center"|6
|align="center"|VCC
|align="left"|3.3V-5.5V Power 
|-
|style="background-color:#F39800" align="center"|7
|align="center"|GND
|align="left"|0V Ground

|}
|}

== Experimentos ==
=== Experimento 1 ===
Realizamos um teste inicial utilizando para isso um Arduino Uno como transmissor e um ESP8266(ESP-01) como receptor ambos montados em protoboard. O teste foi realizado em ambiente urbano e com linha de visão entre ambos os módulos.<br><br>
O teste funciona da seguinte maneira:<br>
- O emissor escreve a cada 1 segundo uma string "LHC#" na serial do módulo emissor pré configurado em frequência e identificação de rede.<br>
- O receptor aguarda o recebimento de dados na porta serial e trata esses dados todas as vezes que é recebido o caracter '''#''' equivalente a uma quebra de linha.<br>
- Um '''led vermelho''' pisca no receptor enquanto não são recebidos os dados esperados, ou seja a string "'''LHC#'''", ou quando os dados recebidos são diferentes do esperado.<br>
- Quando a string esperada é recebida o receptor para de piscar o led vermelho e ascende o '''led verde''' por 1 segundo e volta a piscar o led vermelho até receber novamente a string esperada.<br>
- Desta forma é possível identificar mesmo sem um display todas as vezes que uma comunicação esperada foi recebida corretamente pelo módulo receptor.<br>
<br>
No teste que realizamos posicionamos o módulo emissor em frente ao LHC e começamos a andar em linha reta. No início o led verde do receptor piscava com bastante frequência. Conforme nos afastamos cerca de 100 metros o led verde ainda piscava porem foi necessário realizar algumas paradas pois enquanto em movimento a recepção pareceu mais prejudicada.<br>
Continuamos andando até uma distância de cerca de 200 metros aonde não foi mais possível verificar o led verde piscando indicando que os dados não estavam mais sendo recebidos.<br><br>
<u>Conclusão:</u> é possível que a distância alcançada tenha sido limitada por alguns fatoes principais:<br>
- 1: A taxa de transferência(baud rate) configurada foi de 9600 bps o que pode limitar o alcance.<br>
- 2: As antenas utilizadas são as que acompanham o produto e de tamanho reduzido, tamanho esse que talvez não seja ideal para a frequência de trabalho.<br>
- 3: O ambiente urbano pode causar mais interferências devido a outros aparelhos que operam na mesma frequência.

=== Experimento 2 ===
Neste experimento iremos realizar a redução da taxa de transferência pelo ar para 1200bps e verificar se a distância de transmissão será maior.<br>
Planejamos também conectar um display de LCD no receptor para acompanhar o recebimento dos dados em tempo real.
=== Códigos ===

'''Emissor:'''
<u>ArduinoMegaAPC220-TX.ino</u>
<source lang="C" style="font-size: small;">

// Base TX Arduino Mega
//Variavel que armazena os caracteres recebidos
char buf;

//Definicoes das portas dos leds
int porta_led_verm = 8;
int porta_led_amar = 9;

//Variaveis para controle do estado dos leds
int estado_verm = 0;
int estado_amar = 0;
 
void setup(){
  pinMode(porta_led_verm, OUTPUT);
  pinMode(porta_led_amar, OUTPUT);
  Serial.begin(9600);
  Serial1.begin(9600);
    Serial.println (" LHC TESTA " );
}
 
void loop(){
  //Aguarda os dados na serial
  while(Serial.available() > 0)  {
    buf = Serial.read();
    if (buf == 'LHC#'){
     digitalWrite(porta_led_amar, HIGH);
     digitalWrite(porta_led_verm, LOW);
     delay(1000);
    } 
  }
  digitalWrite(porta_led_verm, 1);
  delay(500);
  Mandar();
}
 
void Mandar(){
  Serial.print("LHC#"); 
  digitalWrite(porta_led_amar, 0);
  delay(500);
  digitalWrite(porta_led_amar, 1);
  digitalWrite(porta_led_amar, 0);
}

</source>

'''Receptor:'''

<u>init.lua</u>
<source lang="lua" style="font-size: small;">

function startup()
    print('Iniciando...')
    dofile('receptor_apc220_teste_campo.lua')
end

-- Espera 4 segundos para iniciar o programa sendo possivel o timer ser finalizado com tmr.stop(0) para reprogramacao do ESP
-- Muda o baud rate para 9600 bps para funcionar com a serial do APC220.
tmr.alarm(0,4000,0,uart.setup(0,9600,8,0,1) startup)

</source>

<u>receptor_apc220_teste_campo.lua</u>
<source lang="lua" style="font-size: small;">

-- Codigo para receber dados com ESP-01 via modulo APC220 para teste de campo

-- Certifica que o wifi esta desligado para economizar bateria
wifi.sta.disconnect()

-- Definicao dos pinos dos leds
led_vermelho = 4
led_verde = 3
--Definicao do estado dos leds
status_led_vermelho = gpio.LOW
status_led_verde = gpio.LOW
-- Inicializa LEDs apagados
gpio.mode(led_vermelho, gpio.OUTPUT)
gpio.write(led_vermelho, status_led_vermelho)
gpio.mode(led_verde, gpio.OUTPUT)
gpio.write(led_verde, status_led_verde)

function desliga_led_vermelho()
    gpio.write(led_vermelho, gpio.LOW)
end

function pisca_led_vermelho()
    gpio.write(led_vermelho, status_led_vermelho)
    if status_led_vermelho == gpio.LOW then
        status_led_vermelho = gpio.HIGH
    else
        status_led_vermelho = gpio.LOW
    end
end

tmr.alarm(0, 200, 1, pisca_led_vermelho)

-- Limpa variavel data antes de ler a serial
data = ""
uart.on("data", "#",
    function(data)
        print ("Recebido do APC220:", data)
        if (data=="LHC#") then
            tmr.stop(0)
            desliga_led_vermelho()
            status_led_verde = gpio.HIGH
            gpio.write(led_verde, status_led_verde)
            tmr.delay(1000000)
            status_led_verde = gpio.LOW
            gpio.write(led_verde, status_led_verde)
            tmr.alarm(0, 200, 1, pisca_led_vermelho)
        end
end, 0)

</source>

== Experimentos futuros ==
- Utilizar antenas indicadas para a frequência de trabalho (faixa dos 433 Mhz). Alguns modelos indicados são por exemplo um fio rígido de 17,3cm, antena do tipo dipolo e antenas do tipo Yagi para transmissões direcionais do sinal.<br>
- Realizar o teste em campo aberto (preferencialmente em área rural) menos suscetíveis a interferências.<br>
- Teste de distância utilizando antenas direcionais do tipo Yagi em área urbana e rual.

== Referências ==
[http://www.dfrobot.com/wiki/index.php?title=APC220_Radio_Data_Module%28SKU:TEL0005%29 Página com especificações do módulo no site DFROBOT]<br>
[http://www.instructables.com/id/Simple-Arduino-Wireless-Mesh/step2/Hardware/ Exemplo de antena diplo para 433 Mhz utilizada com APC220]<br>
[http://www.instructables.com/id/433-MHz-tape-measure-antenna-suits-UHF-transmitte/ Exemplo de antena Yagi para 433 Mhz]<br>
[http://www.ausrocketry.com/forum/viewtopic.php?f=60&t=2807 Manual de construção de uma antena Yagi para tracking em 433 Mhz]<br>
[https://www.youtube.com/watch?v=_kz9XG72mlc Vídeo sobre diferentes tipos de antenas UHF]<br>
[https://github.com/lhc/APC220 GitHub do LHC com os códigos utilizados para teste do APC220]<br>
[http://www.dfrobot.com/forum/viewtopic.php?f=5&t=1497 Teste simples de piscagem de LEDs utilizando APC220 e Arduino]