Si4432 firmy Silicon Labs - moduł radiowy skrojony na miarę.

W nieustającym poszukiwaniu modułów radiowych, które mógłbym wykorzystać w domowym  IoT natrafiłem na ciekawy chipset Si4432 a w zasadzie całą rodzinę chipsetów Si4xxx produkowanych przez firmę Silicon Labs. Firma ta jest silnie związana z ekosystemem IoT i ma bardzo ciekawe i rozbudowane portfolio m.in w zakresie  MCU zintegrowanych z torem radiowym i stosem komunikacyjnym.

Do produktów firmy Silicon Labs wrócę przy okazji innego projektu , który w kuluarach strugam. A na razie moją uwagę przykuł niepozorny moduł radiowy RF Si4432. 

Moduł jest już obecny na rynku od jakiegoś czasu więc nie jest to żadna nowinka technologiczna. Z tego co się rozejrzałem po sieci ma on bardzo dobre opinie. Użytkownicy cenią go m.in za niezawodność i bezproblemową obsługę. Ogromną zaletą jest tutaj również cena . Obrazowo rzecz ujmując w cenie 3 szt modułów Si4432 możemy nabyć np. jeden moduł Zigbee. Ale tam gdzie nie potrzebujemy standardów przemysłowych i mocno rozbudowanej infrastruktury sieciowej tam np. ZigBee wydaje się być przerostem treści nad formą a nasz niepozorny modulik od Silicon Labs wydaje się być skrojony na miarę. Zaletą jest tutaj  łatwa dostępność samego chipsetu w wersji oryginalnej , możemy sobie za jego pomocą sami wystrugać moduł radiowy i nie opierać się na interpretacjach chińskich. Przyjrzyjmy się zatem co nam oferuje moduł Si4432.

Poniżej garść parametrów i funkcjonalności :

Częstotliwość nośna regulowana w zakresie : 240-930 MHz
Czułość : - 121 dBm
Moc regulowana w zakresie : +1...+20 dB
Pobór prądu : RX 18.5 mA / TX  +13dB (30 mA) , +20dB (85 mA)
Przepływność binarna : do 256kbs
Rodzaj modulacji: FSK, GFSK, OOK
Tryb głębokiego uśpienia,
Cyfrowy poziom RSSI,
Wake-up timer,
Bufor FIFO dla TX i RX : 64 bajty
Sygnalizacja niskiego stanu baterii,
Analogowy czujnik temperatury i ADC 8 bitowe
I/O do wykorzystania przez użytkownika : 3 szt  
Metoda komunikacji z MCU : SPI 

Moduł umożliwia zaawansowane filtrowanie pakietów dzięki czemu możemy odbierać dane adresowane do konkretnego modułu lub grupy modułów. Mamy również funkcję auto odpowiedzi.

W datasheet jest jakaś wzmianka o funkcjach EZMAC ,czyli jak zrozumiałem jest jakaś magiczna biblioteka,  która umożliwia implementację sieci typu Mesh na tych modułach co byłoby rewelacją ale to do rozpoznania temat.

Co do zasięgów to w necie są jakieś wzmianki o 2,3 km  w terenie otwartym lub penetracji 8 kondygnacji, nie wiem czy to wiarygodne, wypadałoby to zweryfikować nie mniej wysoka czułość i moc sugerują , że zasięgi powinny być znaczne. Podstawową wadą tego typu modułów radiowych jest aspekt bezpieczeństwa, transmisja nie jest szyfrowana. Można próbować sobie tutaj radzić za pomocą algorytmów dynamicznej zmiany częstotliwości podczas nadawania, takie metody wykorzystuje się np. w wojskowych środkach łączności. Utrudniło by to znacznie przechwyt danych .

A jak sobie wyobrażam spięcie takich modułów z netem ? Żaden problem, trzeba postawić Gatewaya czyli np moduł RF + MCU + RasberyPi z Node.JS na pokładzie, medium wymiany danych pomiędzy MCU a RasberyPI - UART.
Gateway komunikuje się z rozproszonymi modułami i gitara gra.

Chipset oferowany jest w obudowie QFN20  aby go przylutować potrzebujemy jakiejś mocnej suszarki lub opalarki z marketu budowlanego lub coś dedykowanego :).

Pozwoliłem sobie zamówić dwa moduły do testów zobaczymy co z tego wyniknie.

Silicon Labs oferuje jeszcze fajniejszy chipset o oznaczeniu Si446x ale moduły oparte o niego są słabiej dostępne, trzeba by było samemu wystrugać taki moduł. Jeśli Si4432 spełni moje oczekiwania to przyjrzę się temu Si446x bo parametry ma nieziemsko zarąbiste m.in przepływność do 1 Mbps, pobór prądu w uśpieniu 30 nA  w trybie standby 50nA, podczas pracy w RX - 13mA w TX - 18mA po prostu bajka.

PS.

Moduliki Si4432 do testów mam już w bazie. Zaskoczył mnie ich wymiar , są naprawdę mikraśne i wizualnie sympatyczne. Wieczorkiem cyknę jakieś fotki...

Teraz muszę wydumać w jakiej formie wykonać połączenia z MCU . Do płytki stykowej tego nie zapniemy bo raster jest niekompatybilny, inna sprawa ,że płytki stykowe już mnie mierzną (od słowa mierźić :) ) Skłaniam się raczej do osadzenia modułu radiowego na płytce ze złączem PICbus i wtedy zapnę to bez problemu do mojej płytki developerskiej PIC32MM.

Pozdrawiam
picmajster.blog@gmail.com

Linki :

Si4432 - strona producenta