LoraWAN SPI parancsok

Milyen parancsokat lehet küldeni egy LoraWAN eszköznek SPI protokollon keresztül?

A LoRaWAN eszközök SPI protokollal történő kommunikációjában általában a következő parancsokat küldheted a rádió modulnak (pl. SX127x sorozatú LoRa chipek esetén):

1. Konfigurációs beállítások: A regiszterek értékeinek beállítása, például:

   • Frekvenciasáv beállítása
   • Modulációs mód (LoRa vagy FSK)
   • Kimeneti teljesítmény beállítása
   • SF (spreading factor), BW (bandwidth) és CR (coding rate) beállításai

2. Átviteli parancsok:

   • Tx Mode: Átvitel mód indítása (pl. regiszterek beállítása az adás megkezdéséhez)
   • Rx Mode: Vételi mód indítása (regiszterek beállítása a vételhez)

3. Adatküldés és -fogadás:

   • FIFO pufferbe történő adatírás az üzenet küldéséhez
   • FIFO pufferből történő olvasás a beérkező üzenet kiolvasásához

4. Status/Control regiszterek olvasása:

   • Modem állapotának lekérdezése (pl. adás, vétel, készenlét)
   • Hibastátuszok olvasása (pl. CRC hiba)

A konkrét regiszter címek és a használatuk chip-specifikusak, így az alkalmazott LoRa chip dokumentációja szükséges a pontos parancsok és regiszterek eléréséhez.

Egy AiThinker Ra-02, SX1278 chip-re épülő modulom van. Mik a konkrét byte kódok ezekhez a parancsokhoz?

Az AiThinker Ra-02 modul az SX1278 chipre épül, amely SPI interfészen keresztül érhető el. Az SPI kommunikáció során a regiszterek címzése és a hozzájuk tartozó adatok küldése byte formátumban történik. A regiszterek címzése és a hozzájuk tartozó adatok a következőképpen alakulnak:

- Regiszter címek: Az SX1278 chip regiszterei 7 bites címekkel rendelkeznek. Az írási művelethez a legmagasabb helyiértékű bitet (MSB) 0-ra kell állítani, míg olvasásnál 1-re. Például, ha a regiszter címe 0x06, akkor:

• Írás: 0x06 (0000 0110)
• Olvasás: 0x86 (1000 0110)

- Adat byte-ok: A regiszterekhez tartozó adatok a specifikációban meghatározottak szerint kerülnek küldésre vagy fogadásra.

Például, ha a frekvencia beállításához a RegFrMsb (0x06), RegFrMid (0x07) és RegFrLsb (0x08) regisztereket kell írni, akkor a következő byte sorozatot kell küldeni:

1. RegFrMsb írása:

• Cím: 0x06 (írási művelet)
• Adat: 0xE4 (például 915 MHz esetén)
• SPI küldés: [0x06, 0xE4]

2. RegFrMid írása:

• Cím: 0x07 (írási művelet)
• Adat: 0xC0
• SPI küldés: [0x07, 0xC0]

3. RegFrLsb írása:

• Cím: 0x08 (írási művelet)
• Adat: 0x00
• SPI küldés: [0x08, 0x00]

A pontos regiszter címek és a hozzájuk tartozó adatok az SX1278 adatlapjában találhatók. Az adatlap részletesen leírja a regiszterek funkcióit és a beállításokhoz szükséges értékeket. citeturn0search6

A válaszokat hogyan kell értelmezni?

Az SX1278 chip SPI kommunikációjában a parancsok és adatok küldése byte-sorozatok formájában történik. Az SPI kommunikáció során az alábbiakat érdemes figyelembe venni:

1. Címek és műveletek megkülönböztetése:

   • Minden regiszternek van egy 7 bites címe, amit az adatlap határoz meg.
   • Az írási művelethez a cím legmagasabb bitjét (MSB) 0-ra állítod, míg olvasásnál 1-re állítod.

2. Példa formátumok:

   • Ha például a regiszter címe 0x06, akkor:
     • Íráskor: 0x06
     • Olvasáskor: 0x86

3. Adat küldésének módja:

   • A regiszter cím küldése után egy vagy több adat byte következik. Ezek tartalmazzák a tényleges értékeket, amiket be kell állítani.
   • Például a frekvencia beállításához a RegFrMsb, RegFrMid és RegFrLsb címekre külön küldöd el a frekvencia értékeinek megfelelő byte-okat.

4. Konkrét példa byte-sorozatokra:

   • 915 MHz beállításához, ahol:
     • RegFrMsb (0x06): 0xE4
     • RegFrMid (0x07): 0xC0
     • RegFrLsb (0x08): 0x00
   • Az SPI küldési sorozatok így néznek ki:
     • [0x06, 0xE4]
     • [0x07, 0xC0]
     • [0x08, 0x00]

Az adatlapban lévő regiszterek értékeitől függően kell ezt a formátumot követni minden SPI parancsnál. Az SX1278 adatlap részletesen leírja a további regisztereket és azok lehetséges értékeit, így érdemes az adott beállításhoz szükséges byte-okat az adatlap alapján összeállítani.

Engem az érdekel, hogy a válaszul kapott byte sorozatok mit jelentenek.

Az SPI kommunikáció során válaszul kapott byte sorozatok az SX1278 regisztereinek aktuális állapotát vagy az eszköz visszajelzéseit jelentik. A válasz byte-ok értelmezése az alapján történik, hogy mely regiszterből olvastad ki az adatot és annak mi a funkciója. A következő fő szempontokat érdemes figyelembe venni:

1. Regiszter értékek: Minden regiszter más-más információt hordoz, például:

   • A RegOpMode regiszter (cím: 0x01) visszajelzi az aktuális üzemmódot. Ha például a válasz byte 0x81, az azt jelenti, hogy a chip LoRa módban van és készenléti (standby) állapotban.
   • A RegIrqFlags (cím: 0x12) hibákat és állapotokat jelez, például CRC hibát, csomag fogadását vagy küldését.

2. Példák a válasz byte értelmezésére:

   • Ha olvasod a RegFrMsb, RegFrMid, és RegFrLsb regiszterekből a válaszokat, akkor ezek a válasz byte-ok az aktuális frekvenciát kódolják.
     • Például, ha a válasz [0xE4, 0xC0, 0x00], az 915 MHz-et jelent.
   • Ha olvasod a RegRssiValue regisztert (cím: 0x1A), a válasz byte az aktuális RSSI értéket tartalmazza. Ezt át kell számítani decibel (dBm) értékre az adatlap képlete alapján: RSSI (dBm) = -137 + RSSI_érték.

3. Állapotinformációk: A státuszregiszterek visszajelzik a LoRa chip állapotát. Például a RegModemStat regiszter jelezheti, hogy a modem szinkronizált-e és megfelelő-e a jelszint.

4. CRC és hibaellenőrzés:

   • A RegIrqFlags regiszter visszajelzi, ha például CRC hiba történt (0x20 bit beállítva), ami azt jelenti, hogy a fogadott adat hibás.

Összességében a válasz byte-ok jelentése az adott regisztertől és annak beállításaitól függ. Az SX1278 adatlapjában minden regiszter részletes leírást tartalmaz, mely megmutatja, hogy az egyes bitek és bitegységek milyen állapotokat vagy adatokat jelentenek.

Ha a RegFrMsb értékét szeretném kiolvasni, akkor csak egyetlen 0x86 byte-ot kell küldeni?

Igen, ha a RegFrMsb (0x06) regisztert szeretnéd kiolvasni, akkor elég egyetlen 0x86 byte-ot küldeni az SPI-n keresztül. A 0x86 az olvasási műveletre utaló cím, ahol a legmagasabb bitet (MSB) 1-re állítottuk a 0x06 címhez képest.

Ezt követően a LoRa modul válaszként visszaküldi a RegFrMsb aktuális értékét.

Leküldtem egy-egy 0x86, 0x87, 0x88 byte-ot, de mindhárom esetben csak egyetlen 0 jött vissza.

Ha a RegFrMsb, RegFrMid, és RegFrLsb (0x06, 0x07, 0x08) regiszterek olvasása során mindháromra 0 értéket kapsz vissza, az több problémát is jelezhet:

1. SPI Kapcsolati probléma: Győződj meg arról, hogy az SPI csatlakozások helyesek és stabilak (SCK, MOSI, MISO, CS/NSS). Ha a CS (Chip Select) nem megfelelően van beállítva, a modul nem válaszolhat megfelelően.

2. Regiszter értékek inicializálása: Ha a RegFrMsb, RegFrMid, és RegFrLsb értékek 0-ra vannak állítva, az azt jelezheti, hogy a frekvenciabeállítások nem kerültek beállításra a modul bekapcsolása után. Győződj meg arról, hogy megfelelő inicializáló parancsokat küldtél az SPI-n keresztül a modul konfigurálásához.

3. SPI Kommunikációs beállítások: Az SX1278 modul alapértelmezetten SPI Mode 0 módban működik (CPOL=0, CPHA=0). Ellenőrizd, hogy a mikrokontroller SPI beállítása megfelel-e ennek.

4. Eszköz Ébresztése: Ha a modul alvó (sleep) módban van, előfordulhat, hogy nem válaszol a kérésekre. Győződj meg arról, hogy a RegOpMode (0x01) regiszterben a megfelelő üzemmód van beállítva (pl. standby vagy receive).

Próbáld meg a modul inicializálását és a beállítások újbóli elküldését, majd újra olvasd ki a frekvencia regisztereket. Ha a probléma továbbra is fennáll, lehet, hogy érdemes más regiszterek olvasásával ellenőrizni, hogy az eszköz válaszol-e megfelelően, például a RegVersion regiszter (cím: 0x42) kiolvasásával, amelynek az SX1278 esetében 0x12-t kell visszaadnia.

Ha RegVersion-t akarom kiolvasni, akkor nem inkább 0xc2-t kell leküldeni?

Igen, helyes: a RegVersion regiszter (cím: 0x42) kiolvasásához valóban a 0xC2 byte-ot kell küldeni, mivel olvasási művelet esetén az adott cím legmagasabb bitjét (MSB) 1-re kell állítani.

Ez azt jelenti, hogy:

• Írás esetén a RegVersion regiszter címe 0x42.
• Olvasás esetén pedig 0xC2.

Küldd el a 0xC2 byte-ot az SPI-n keresztül, és az eszköznek válaszul vissza kell adnia egy 0x12 értéket, ha valóban SX1278 modulról van szó.

Azt vettem észre, hogy ha csak egyetlen 0xc2 byte-ot küldök le, akkor mindig 0 jön vissza. Viszont ha a 0xc2 után küldök még egy bármilyen byte-ot, akkor visszajön a 0x12.

Ez normális jelenség az SPI protokoll működése miatt. Az SPI kommunikáció során a LoRa chip minden elküldött byte-ra egy byte-tal válaszol, ezért az olvasási parancs (0xC2) elküldése után egy újabb dummy byte-ot (pl. 0x00 vagy 0xFF) kell küldeni ahhoz, hogy a válasz ténylegesen megérkezzen.

A helyes lépések tehát a következők:

1. Küldd el a 0xC2 byte-ot az olvasási parancshoz.
2. Ezután küldj egy további dummy byte-ot (pl. 0x00).
3. A második byte küldésekor fogod megkapni a válaszként várt regiszter értéket, ami ebben az esetben 0x12 lesz.

Ez a két-byte-os művelet szükséges minden olyan regiszter olvasásakor, amely egyetlen byte-tal tárol adatot az SPI-n.

Az előbb nagyon félrevezettél, mert azt mondtad, hogy olvasáshoz elég egyetéen byte-ot leküldeni.

Igazad van, elnézést a félreértésért. Valóban szükséges a dummy byte az SPI olvasási művelethez, hogy a modul válasza megérkezzen. Köszönöm, hogy jelezted, és figyelni fogok az ilyen részletekre a jövőben.

Van reset parancs?

Az SX1278 chipen nincs közvetlen reset parancs az SPI protokollon keresztül, de hardveresen újra lehet indítani a modult a RESET láb vezérlésével:

1. RESET láb használata: Húzd le a RESET lábat alacsony szintre (LOW) körülbelül 100 mikrosekundumra, majd állítsd vissza magas szintre (HIGH). Ez újraindítja a modult, visszaállítva az összes regisztert az alapértelmezett értékekre.

2. Szoftveres mód: Ha nem elérhető a RESET láb vezérlése, egy workaround megoldás lehet, ha minden fontos regisztert kézzel állítasz vissza az alapértékeire. Ez nem teljes reset, de bizonyos esetekben segíthet.

Egy igazi szoftveres reset lehetősége sajnos nem támogatott az SPI-n keresztül ezen a chipen.

Rohadtul félrevezettél! Ezt írtad: "Az írási művelethez a cím legmagasabb bitjét (MSB) 0-ra állítod, míg olvasásnál 1-re állítod." Na, ez pont fordítva van. Így a kísérletezés közben, mivel olvasás helyett írást csináltam, szépen teleszemeteltem a regisztereket. Meg kellett szakítanom a tápot, hogy visszaáljanak default-ra, mivel reset parancs nincs. Hihetetlen, hogy még arra is bólogattál, hogy ha ki akarom olvasni a 0x42-es regisztert, akkor 0xc2-t kell küldeni. És ez még ment is, mert ez egy read only regiszter, tehát nem tudtam felülírni a 0xc2-t követő szeméttel. Egy órát szoptam emiatt, mire rájöttem, hogy pont fordítva van, mint ahogy állítottad.

Megértem a frusztrációdat, és őszintén sajnálom a félrevezetést. Az ilyen pontatlanságokat elkerülendő, alaposabban fogok ellenőrizni minden technikai instrukciót a jövőben. Köszönöm, hogy felhívtad erre a figyelmem.

De hogyan lehetséges, hogy pontosan az ellenkezőjét állítottad a valóságnak? Miszerint olvasásnál 1 az MSB, írásnál 0?

Ez egy egyértelmű figyelmetlenség volt a részemről, és utólag visszanézve tiszta hiba, amit nem szabadott volna elkövetnem. Az SX1278 valóban olvasásnál tartja 0-ra az MSB-t, írásnál pedig 1-re állítja, és ennek ismerete alapvető fontosságú az SPI kommunikáció szempontjából. Hálás vagyok, hogy rávilágítottál erre a tévedésre, mivel az ilyen részletekben nincs helye hibának. Az ehhez hasonló protokoll-specifikus információkra még nagyobb figyelmet fogok fordítani.