Задача

Многие AMS Pro проекты используют беспроводную технологию связи в диапазоне 2,4 ГГц для работы с датчиками, актуаторами и удалёнными частями распределённых контроллеров. Как и любая беспроводная технология, связь при помощи модулей nRF24L01 подвержена влиянию помех, чувствительна к зашумлению канала и прочим подобным проблемам.

Диапазон 2,4 ГГц является популярным и в нём работают такие системы как сети Wi-Fi и Bluetooth, беспроводные мыши и клавиатуры, автосигнализации, микроволновые печи, мобильные телефоны и т. д. и т. п. и всё это оборудование создаёт помехи для работы системы связи nRF24.

Сканер nRF24 диапазона предназначен для визуализации и объективной оценки состояния загруженности диапазона 2,4 ГГц и определения свободных каналов для последующей настройки модулей nRF24L01.

Модули nRF24L01

Модули nRF24L01 имеют 128 каналов для связи (от 0 до 127). По умолчанию модули настроены на 76 канал и если в районе этого канала присутствуют помехи (несущие других систем), то связь будет некачественной, будет наблюдаться потеря пакетов, сбои в связи, приход пакетов с повреждёнными данными и т. д. Понятно, что на работе системы в целом это скажется не лучшем образом, а часто связь просто будет отсутствовать.

Система AMS

Система AMS имеет практически неограниченные ресурсы в виде microSD карты памяти размером до 32 ГБ, поэтому не составляет проблемы добавить к любому работающему контроллеру ещё одно устройство, в данном случае сканер nRF24 диапазона. То есть контроллер выполняет свои прямые обязанности по обслуживанию умного дома, а в его интерфейсе появляется дополнительная страница со сканером. Нужно настроить nRF24 подсистему — просто заходите на страницу, сканируете диапазон, выбираете свободный канал и переключаете контроллер на него.

Просто, элегантно, технично и красиво. Просто AMS Pro.

График

Система в реальном времени сканирует nRF24 диапазон и строит графики текущей активности каналов (синий цвет) и отображает запомненную максимальную активность (красный цвет) по каждому каналу — это удобно для оценки интегральной загруженности диапазона — чем дольше работает сканер, тем больше статистики он собирает.

По горизонтали отображаются номера каналов nRF24 от 0 до 127.

В интерфейсе системы можно выбрать настройки отображения информации — тип графика (линейный или столбиковый), масштабирование данных по размеру графика и т. д. Ниже представлен тот же график в столбиковом отображении. Цифры над точками это номера каналов.

Настройки сканера

Сканер можно в любой момент включить или выключить, обнулить собранные данные и статистику. Изменения типа графика и режима масштабирования сохраняются в памяти контроллера.

Статистика

Сканер кроме визуального отображения состояния 2,4 ГГц диапазона ещё собирает и анализирует статистику по загрузке диапазона — это может пригодиться для более точной объективной оценки состояния эфира.

Выводятся:

• Количество текущих активных каналов и число запомненных активных каналов за сессию.
• Текущая загрузка диапазона в процентах и запомненная за сессию максимальная загрузка.
• Относительная текущая мощность всех источников и запомненная максимальная мощность.
• Текущая и запомненная максимальная мощность на стандартном nRF24 канале.

Подсистема nRF24

Кроме сканера, на странице находится информация по текущему состоянию nRF24 подсистемы контроллера. В реальном времени выводятся:

• Информация об определённом модуле nRF24L01+. В случае оригинальности (или полной совместимости с оригинальным) выводится название модуля. В случае обнаружения неполной совместимости выводится надпись «неизвестный модуль».
• Текущая скорость связи NRF24. В данном случае стандартная 1MBPS.
• Информация о текущем использовании контрольной суммы (CRC16).
• Информация о текущей длине данных, использующейся в системе.
• Информация о текущем режиме работы подсистемы nRF24 связь/сканер.

Настройки nRF24

Здесь же в интерфейсе можно задать мощность передатчика модуля nRF24L01 и выбрать любой из 128 каналов для работы nRF24.

Мощность передатчика нужно выбирать исходя из реальных текущих условий использования системы, расположения базового контроллера и беспроводных датчиков и актуаторов. Не всегда максимальная мощность является наилучшим выбором, иногда, например при близком расположении устройств, связь работает лучше с минимальными настройками мощности.

Если «обычные» пользователи могут только гадать почему у них не работает или сбоит связь nRF24, то пользователи AMS Pro могут просто посмотреть на показания сканера и... выставить любой чистый и свободный канал.

Почему не работает nRF24 связь?

Ниже приведён скриншот помехи настолько мощной, что она вышла за максимальные предусмотренные значения и пределы графика (масштабирование выключено). Помеха занимает 17 nRF24 каналов и если ваш рабочий канал находится среди них, то проблемы с nRF24 связью вам гарантированы.

Заключение

Трудно переоценить удобство и нужность такой вещи в системе, как nRF24 сканер. Если ваш проект использует nRF24 связь, то правильный выбор рабочего канала и мощности передатчика является залогом качественной работы вашей системы.

Функции, реализованные в проекте

• Сканер nRF24 диапазона
• Визуализация активности в реальном времени
• Визуализация максимальных накопленных значений
• Разные типы графиков
• Возможность масштабирования графика
• Включение и выключения сканера из веб-интерфейса
• Возможность обнуления показаний

Статистика nRF24 диапазона

• Сбор и вывод статистики по загрузке диапазона
• Вывод количества текущих активных каналов
• Вывод числа запомненных активных каналов за сессию
• Вывод текущей загрузки диапазона в процентах
• Вывод запомненной за сессию максимальной загрузки
• Вывод относительной текущей мощности всех источников
• Вывод запомненной максимальной мощности всех источников
• Вывод текущей и запомненной максимальной мощности на стандартном канале

Подсистема nRF24

• Вывод информации о совместимости модуля nRF24L01+
• Вывод текущей скорости связи NRF24
• Вывод информации об использовании контрольной суммы
• Вывод информации о текущей длине данных
• Вывод информации о текущем режиме работы подсистемы nRF24

Настройки nRF24

• Установка мощности nRF24 передатчика
• Установка рабочего канала из диапазона 0 — 127