CAT LoRa Starter Kit ตอนที่ 8 เปิด-ปิดหลอด LED ผ่านเครือข่าย LoRa by CAT

บทความนี้จะเป็นการประยุกต์การใช้งานโมดูล RTC (DS3231) จากบทที่แล้ว โดยเราจะเขียนโปรแกรมกำหนดช่วงเวลาเริ่มต้นและสิ้นสุดสำหรับการเปิด-ปิดหลอดไฟ LED โดยช่วงเวลาการเปิด-ปิดจะถูกส่งมาจากเครือข่าย LoRa by CAT

ความต้องการของระบบ

ตั้งเวลาเปิด-ปิดหลอดไฟ LED ผ่านเครือข่าย LoRa by CAT ได้

อุปกรณ์

1. CAT LoRa Starter Kit
2. DS3231 Module
3. Red LED
4. Green LED
5. 330 ohm resistor

การต่อวงจร

Library ที่จำเป็น

1. SmartEverything HTS221 : https://github.com/ameltech/sme-hts221-library
   (เนื่องจากมีการใช้ CatLoRaS76S จากตอนที่ 4 )
2. DS3231 Real-Time Clock : https://github.com/jarzebski/Arduino-DS3231

ออกแบบ Payload Format

Payload ที่เราจะใช้สำหรับการตั้งค่าวันและเวลาในการเปิด-ปิดหลอด LED เพื่อให้เข้าใจได้ง่าย เราจะออกแบบ Format โดยใช้เลขฐานสิบทั้งหมดโดยมีขนาดข้อมูลรวมทั้งสิ้น 14 บิตโดยมี Format ดังนี้

• เริ่มต้น (7 บิต)​ → 2020–01–24 12:10:59 → 20200124121059
• สิ้นสุด (7 บิต)​ → 2020–01–24 14:30:00 → 20200124143000
• จากนั้นนำวันและเวลาทั้งสองมาต่อกันจะได้ Payload คือ 2020012412105920200124143000

เขียนโปรแกรม

ทดลองส่งข้อมูล Downlink จาก LoRa by CAT

กำหนดให้

• เริ่มเปิดเวลา 2020–01–23 09:10:59 ถึง 2020–01–23 14:30:00
• Payload คือ 2020012309105920200123143000

เราสามารถทดลองส่ง Payload มายัง Node ของเราได้ที่

Test Downlink : https://loraiot.cattelecom.com/portal/home/downlink

อธิบายการทำงาน

ในการเขียนโปรแกรมนี้ผมได้นำ Library จากบทความเก่าเข้ามาใช้งาน ประกอบด้วย

• CatLoRaS76S.h ที่ใช้สำหรับการเชื่อมต่อกับเครือข่าย LoRa by CAT
• LedModule.h ที่ใช้ในการควบคุมหลอดไฟ LED

และทำการสร้าง DateTimeLib.h ขึ้นใหม่เพื่อใช้ในการเปลี่ยนวันที่และเวลาให้อยู่ในรูปแบบของ UNIX TIME ทำให้ง่ายต่อการเปรียบเทียบวันที่เพราะมีค่าเป็นตัวเลขจำนวนเต็ม (uint32_t)

ไฟล์หลัก content-catlora-lab8.ino

ในส่วนของฟังก์ชั่น setup() เราจะทำการตั้งค่าและเปิดใช้งานอุปกรณ์

1.เปิดใช้งาน LED Module และเริ่มการตั้งค่าระบบด้วยการเปิดไฟ Red Led

// Initialize LED  
   redLed.begin();  
   greenLed.begin();
   redLed.on();

2.เปิดใช้งานตัวควบคุมเวลา RTC Module (DS3231) และตั้งเวลาใหม่ทุกครั้งที่มีการเชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์เพื่อให้ได้เวลาปัจจุบัน แต่ถ้าต่อจากแหล่งจ่ายไฟโดยตรงจะไม่มีการตั้งเวลาใหม่ ตัวโมดูลจะใช้เวลาที่เดินอยู่ในตัวโมดูลทันที

// Initialize DS3231  
   Serial.println("Initialize DS3231");  
   clock.begin();  
   if (clock.isReady() && Serial) {    
      clock.setDateTime(__DATE__, __TIME__);  
   }

3.เปิดใช้งานและเชื่อมต่อ LoRa by CAT

// Initialize LoRa  
   Serial.println("-> Lora Setting...");  
   lora.begin(115200); 
 
   Serial.println("-> Lora ABP Join...");  
   lora.joinABP(String(LORA_ABP_CLASS),               
                String(LORA_DEV_EUI),               
                String(LORA_DEV_ADDR),               
                String(LORA_NWKS_KEY),               
                String(LORA_APPS_KEY));

4.ทำการแปลงค่าวันเวลาการเปิดปิดหลอดไฟที่ได้ตั้งไว้เริ่มต้นให้อยู่ในรูปแบบของ UNIX TIME ด้วย DateTimeLib.h เพื่อให้ง่ายต่อการเปรียบเทียบเวลาปัจจุบันกับ RTC Module และการแปลงค่ารอไว้นี้มีผลต่อความเร็วในการทำงาน เพราะไม่ต้องแปลงค่าทุกครั้งที่มีการเปรียบเทียบทำให้สามารถทำงานได้เร็วขึ้น

// Convert datetime setup led to unixtime  
   startLedUnixtime = DateTimeLib::unixtime(startLedTime);  
   stopLedUnixtime = DateTimeLib::unixtime(stopLedTime);

5.เมื่อการตั้งค่าเสร็จสิ้นจะทำการปิดหลอดไฟ Red Led

   redLed.off();  
   Serial.println("-> Ready Go.");

ในส่วนของฟังก์ชั่น loop() เป็นส่วนของการทำงานหลักทั้งหมดของระบบประกอบ

เราจะทำการควบคุมเวลาให้ระบบทำงานทุก ๆ 1 วินาที โดยใช้เวลาจาก DS3231 และแสดงค่าเวลาปัจจุบันบนหน้าจอ Terminal

void loop() {  
   dt = clock.getDateTime(); 
  
   if (dt.second != seconds) {
      seconds = dt.second;
      // ----- Show current datetime on terminal    
      String datetime = String(clock.dateFormat("Y-m-d H:i:s", dt));       
      Serial.println(datetime);
      
      // Main Code Area
   }
}

ในส่วนของ //Main Code Area จะมีการทำงานหลัก ๆ ด้วยกัน 3 แบบคือ

1.ควบคุมการเปิด-ปิดหลอดไฟ LED โดยเช็คจากเวลาปัจจุบัน ถ้าอยู่ระหว่าง startLedUnixtime และ stopLedUnixtime ให้ทำการเปิดไฟ

// ----- Convert current datetime to unixtime -----
    uint32_t utNow = DateTimeLib::unixtime(
                          dt.year, 
                          dt.month, 
                          dt.day, 
                          dt.hour, 
                          dt.minute, 
                          dt.second);
// ----- Check datetime for action -----
    if (utNow >= startLedUnixtime && utNow <= stopLedUnixtime) {
      greenLed.on();
    } else {
      greenLed.off();
    }

2.ส่งข้อมูลบางอย่างไปยัง Network Server ผ่านเครือข่าย LoRa by CAT เนื่องจากถ้าเราไม่ส่งข้อมูลอะไรเข้าระบบเราจะไม่สามารถรับค่าที่เก็บไว้ใน Downlink ได้ แต่เนื่องจากข้อกำหนดของเครือข่าย LoRa by CAT ได้มีข้อกำหนดว่าการส่งข้อมูลขึ้นระบบในแต่ละครั้งต้องมีระยะห่างไม่น้อยกว่า 20 วินาที ดังนั้นในที่นี้จึงเขียนควบคุมให้ส่งทุก ๆ วินาทีที่ 30 และ 60 uint8_t intervalLoraTX = 30;

// ----- LoRa TX -----
    if (seconds % intervalLoraTX == 0) {
      loraTransmit();
    }

3.อ่านค่าตอบกลับจาก Network Server ผ่านเครือข่าย LoRa by CAT (ที่เราได้ส่งไว้ในข้อที่ 2) เพื่อรับข้อมูล Payload ของ Downlink ที่ใช้สำหรับการตั้งค่าวันเวลาเริ่มต้นและสิ้นสุด แล้วทำการแตกข้อมูลตาม Format ที่เราออกแบบไว้ เก็บค่าข้อมูลที่ได้เข้าสู่ตัวแปล startLedUnixtime และ stopLedUnixtime

// ----- LoRa RX -----
    if (seconds % intervalLoraRX == 0) {
      loraReceive();
    }

ดาวน์โหลดไฟล์ตัวอย่าง

choonewza/content-catlora-lab8

บทความนี้ก็ขอจบเพี่ยงเท่านี้ครับ ในบทความหน้าจะเป็นการเปลี่ยนจากหลอด LED เป็น Relay Module เพื่อใช้สำหรับการควบคุมเครื่องใช้ไฟฟ้าบ้านครับ