Langattoman tiedonsiirron opetuskortti
Härkönen, Ville (2022)
Härkönen, Ville
2022
All rights reserved. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-202205128840
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-202205128840
Tiivistelmä
Kajaanin ammattikorkeakoululle tarvittiin uusi mikrokontrollerin opetuskortti opiskelijoita varten. Uusi opetuskortti tuli opetuskäyttöön monelle eri kurssille, joissa käytetään mikrokontrolleritekniikkaa. Ennen opinnäytetyön valmistumista käytössä oli vanha opetusalusta, jossa oli 8-bittinen mikrokontrolleri ja joka toimii AVR-ohjelmointiympäristössä.
Työtä aloitettiin tekemään listaamalla vaatimuksia, mitä opetuskortista pitäisi löytyä. Tärkeimpiä vaatimuksia oli saada langaton LoRaWAN-radiomoduuli opetuskorttiin ja löytää siihen sopiva mikrokontrolleri. Mikrokontrollerista piti löytyä vähintään UART-tiedonsiirtotekniikka, jolla saadaan yhteys radiomoduuliin. Tämän lisäksi mikrokontrollerissa piti olla tarpeeksi muistia ja bittinopeutta, jotta se pystyisi käsittelemään radiomoduulia.
Mikrokontrolleriksi valittiin ESP32. Siitä löytyivät radiomoduuliin tarvittavat ominaisuudet ja se on helppo ohjelmoida. ESP32:ta pystyy ohjelmoimaan IDE-ohjelmointiympäristössä ja siihen löytyy internetistä paljon ohjelmointi esimerkkejä. Mikrokontrollerin ja radiomoduulin lisäksi opetuskorttiin suunniteltiin näyttö, kytkimiä, ledejä, antureita, JTAG- ja muita liittimiä.
Tässä opinnäytetyössä suunniteltiin alusta asti opetuskortti toimeksiantajan toiveiden mukaan, tutustuttiin erilaisiin komponentteihin, testattiin niiden toimivuutta ja tehtiin piirikorttisuunnitelma käyttäen EAGLE-ohjelmistoa. Testauksissa ESP32 ja komponentit kytkettiin kytkentäalustalle ja ohjelmointiin Arduino IDE-ohjelmistossa. Työn loppuvaiheessa opetuskortista jyrsittiin prototyyppi ja tilattiin tehtaalta valmis opetuskortti. Kajaani University of Applied Sciences needed a new microcontroller development board for students. The new development board was used for many different courses using microcontroller technology. Before completing this Master’s thesis there was an old development board with an 8-bit microcontroller that operates in an AVR programming environment.
The work began by listing the requirements for what the development board should contain. One of the most important requirements was to get the LoRaWAN wireless radio module into the development board and find the right microcontroller for it. The microcontroller had to contain at least UART data transfer technology to connect to the radio module. In addition to this, the microcontroller had to have enough memory and bitrate to handle the radio module.
ESP32 was chosen as the microcontroller. It had the necessary features for the radio module and is easy to program. ESP32 can be programmed in and IDE programming environment and there are many programming examples on the internet. In addition to the microcontroller and radio module, a display, switches, LEDs, sensors, JTAG and other connectors were designed for the development board.
In this thesis, the development board was designed from the beginning according to the client’s wishes. Different components were familiarized, their functionality was tested, and a circuit board plan using the EAGLE software was made. In the testing phase, ESP32 and components were connected to the breadboard and programmed using Arduino IDE software. At the end of the work, a prototype of the development board was milled, and a ready-made development board was ordered from the factory.
Työtä aloitettiin tekemään listaamalla vaatimuksia, mitä opetuskortista pitäisi löytyä. Tärkeimpiä vaatimuksia oli saada langaton LoRaWAN-radiomoduuli opetuskorttiin ja löytää siihen sopiva mikrokontrolleri. Mikrokontrollerista piti löytyä vähintään UART-tiedonsiirtotekniikka, jolla saadaan yhteys radiomoduuliin. Tämän lisäksi mikrokontrollerissa piti olla tarpeeksi muistia ja bittinopeutta, jotta se pystyisi käsittelemään radiomoduulia.
Mikrokontrolleriksi valittiin ESP32. Siitä löytyivät radiomoduuliin tarvittavat ominaisuudet ja se on helppo ohjelmoida. ESP32:ta pystyy ohjelmoimaan IDE-ohjelmointiympäristössä ja siihen löytyy internetistä paljon ohjelmointi esimerkkejä. Mikrokontrollerin ja radiomoduulin lisäksi opetuskorttiin suunniteltiin näyttö, kytkimiä, ledejä, antureita, JTAG- ja muita liittimiä.
Tässä opinnäytetyössä suunniteltiin alusta asti opetuskortti toimeksiantajan toiveiden mukaan, tutustuttiin erilaisiin komponentteihin, testattiin niiden toimivuutta ja tehtiin piirikorttisuunnitelma käyttäen EAGLE-ohjelmistoa. Testauksissa ESP32 ja komponentit kytkettiin kytkentäalustalle ja ohjelmointiin Arduino IDE-ohjelmistossa. Työn loppuvaiheessa opetuskortista jyrsittiin prototyyppi ja tilattiin tehtaalta valmis opetuskortti.
The work began by listing the requirements for what the development board should contain. One of the most important requirements was to get the LoRaWAN wireless radio module into the development board and find the right microcontroller for it. The microcontroller had to contain at least UART data transfer technology to connect to the radio module. In addition to this, the microcontroller had to have enough memory and bitrate to handle the radio module.
ESP32 was chosen as the microcontroller. It had the necessary features for the radio module and is easy to program. ESP32 can be programmed in and IDE programming environment and there are many programming examples on the internet. In addition to the microcontroller and radio module, a display, switches, LEDs, sensors, JTAG and other connectors were designed for the development board.
In this thesis, the development board was designed from the beginning according to the client’s wishes. Different components were familiarized, their functionality was tested, and a circuit board plan using the EAGLE software was made. In the testing phase, ESP32 and components were connected to the breadboard and programmed using Arduino IDE software. At the end of the work, a prototype of the development board was milled, and a ready-made development board was ordered from the factory.