nRF24L01+とSTM8S103FでFirmata用の無線Uartを作って見ました

ArduinoのFirmataはPython,PHP,Ruby等でもサポートされておりそれらを利用

すればメモリの容量を気にしないでコードが書けるのでそれらも検討して見たいと

思いました。ただし、通常のFirmataはPCと接続にはUSBケーブルが想定されており

次の無線化する方法を検討して見ました。

＜Arduino Firmata の無線化Uart での利用＞
無線モジュールのnRF24L01+とSTM8S103F3PのCPUボードを利用して

ArduinoのFiramataのPCからの制御を無線化する方法を検討して見ました。

[全体の構成]

   １．Firmata用のボードにはArduino Pro Mini クローンボードを利用
   ２．PCとの接続にはUSB to Uart のボードを利用
   ３．無線デバイスはnRF24L01+のボードを利用
    4．Uart回線用の制御にはSTM8S103F3ボードを利用
    5．HTTPサーバとしてはApacheを実装し、http.conf を必要に応じて編集して
     HTTPサーバのルートにHTMLとJavaScriptのファイルを置く
    ６．スマホからWiFiを通じてPCを呼び出して、Firamata用のCPUボードに

接続されたテスト基板で動作を確認

[使用した主要部品]

   １．nRF24L01+無線モジュール
   ２．USB to Uart TTL 変換基板
   ３．Arduino Pro Mini clone
   ４．手作りのオリジナルI/Oテスト基板
        (Red & Green LED, slide switch, pre-set resister が実装)

[動作状況]

＜関連資料＞
以前作成した次のESP-01によるWiFi to Uartブリッジの記事のESP-01を

利用してのWiFiによる無線化の部分を今回のWireless Uart モジュールに

   置き換えて動作確認をしました。
     HTTP化の部分 : ESP-01 WiFi Bridge version

    nRF24L01+の接続等に関しては以前作成した次の記事に合わせました。
     nRF24L01+の部分 : nRF24L01+無線モジュール

＜テスト内容と結果＞
    ESP-01によるWiFiBridgeの代わりに今回の方法でも、以下の動作をPCから

    Firmataをワイヤレスで動作させる事ができるのを確認できました。

       １．Pro Miniに接続されたLEDのON/OFFの制御
       ２．スマホのスライドバーでのPro Miniに接続されたLEDの明るさの制御
       ３．スマホからPro Miniに接続されたアナログおよびデジタル入力の確認

     動作させた結果としては、次の様なものでした。

       １．今回の方法でも以前のWiFiBridgeを利用した場合と同様な制御が可能で

ある事が判りました。
２．ただし、nRF24L01+のモジュールでは、同時に送受信ができない為、

通信方式としては半二重の方式としました。（両端末は通常は受信

状態にして、送信時に送信モードに切り替える方式）
３．この時、問題となるのは両端末が同時に送信モードになる事で、それに

関しては、ランダムな時間遅延による再試行の方法が利用できる事が

判りました。
４．また、送信直後に別なデータを送信すると、前回の送信のリトライ中と

競合して送信データが喪失する事も判り、これに関しては、送信直後に

別なデータを送信しない時間帯を設ける事で対応できました。
５．なお、STM8Sのボードでは動作が緩慢で、動作時間にほとんど余裕が

無い事も判り、別なボードを利用するか、あるいは、アセンブラで

コードを書いてもう少し動作時間を早くできれば良いと思いました。

[テストでの機器の接続]

   [コード類]
     コードの開発にはIARのシステムを利用しました。
　　（STM8S103F3P6ボードののコード開発に関してはこちらの記事を
         参照して下さい。）

     Code download URL : https://www.dropbox.com/s/q5qbs3zjrdr2smq/Wireless_Uart_STM8S.zip?dl=0

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