Arduino通讯模块-APC220 USB无线数传1000米传输距离

外 观

概 述

• 这个模块是为了做ROBOT而选择的东东。当然，如果你有更好的想法，比如用于无线防盗报警器、远程遥控、数据交换、手持终端PDA、无线耳机、数字视频、无线鼠标、无线键盘以及其他短距离高速无线应用等，他也能够完全胜任。我们做ROBOT的想法是：把大部分功能集成化，从而解放主CPU。
• APC220模块是高度集成半双工微功率无线数据传输模块，其嵌入高速单片机和高性能射频芯片。
• 创新的采用高效的循环交织纠检错编码，抗干扰和灵敏度都大大提高，最大可以纠24bits连续突发错误，达到业内的领先水平。
• APC220模块提供了多个频道的选择，能够透明传输任何大小的数据，而用户无须编写复杂的设置与传输程序，并提供UART/TTL接口。
• 同时小体积，宽电压运行，较远传输距离，丰富便捷的软件编程设置功能，使APC220模块能够应用与非常广泛的领域。

性能描述

基本参数

• 电源 3.3 – 5.5V (±50mV 纹波)
• 发射电流 ≦35mA@10mW
• 接收电流 ≦30mA
• 休眠电流 ≦5uA
• 传输距离 1000米传输距离 (开阔地可视距离)
• 工作湿度 10%～90%（无冷凝）
• 工作温度 -20℃ - 70℃
• 尺寸 37mm x 17mm x 6.5mm

性能参数

• 工作频率 420MHz to 450MHz (1KHz步进)
• 调制方式 GFSK
• 频率间隔 200KHz
• 发射功率 20mw (10级可调)
• 接收灵敏度 -117dBm@1200bps
• 空中传输速率 1200 - 19200bps
• 接口速率 1200 - 57600bps
• 接口效验方式 8E1/8N1/8O1
• 接口缓冲空间 512bytes

引脚定义

标号	定义	说明
1	GND	GND
2	VCC	3.3V-5V
3	EN	电源使能端，≥1.6V或悬空使能，≤0.5V休眠
4	RXD	URAT输入口，TTL电平
5	TXD	URAT输出口，TTL电平
6	AUX	URAT信号，接收为低，发送为高
7	SET	设置参数，低有效

设备互联方式

UART/TTL 电平

RS485/RS232 电平

USB/TTL 电平

USB/USB

教程

本教程将引导您学习 如何实现电脑和 Arduino 的无线通讯。在实验结束时，您可以在电脑上收到从 Arduino发送的“Hello！”。

硬件

• APC220 模块 x2
• USB 转串口 x1
• Arduino 控制板 x1
• USB 线A-B for Arduino x1

软件

• RF-magic 点击下载 RF-Magic.
• Arduino IDE 1.0.6 点击下载 Arduino IDE
• 串口助手: 点击下载 Serial debugging assistant

注意：
本实验中我们的 Arduino 控制板用的是 Romeo（Leonardo）。在代码中它使用 Serial1 而不是 Serial。如果您使用其他类型的控制板，例如： Uno, Mega, Bluno 等等。请将 Serial1.println() 修改为 Serial.println()，否则您将无法下载代码。
Arduino IDE 1.6.* 由于软件问题，不能正常显示/收发数据。

模块配置

1 将天线旋紧在 APC220上，将其插在 USB转串口 上，最后再查到你的电脑上。

2 下载并安装 USB转串口 的驱动。前往 Silicon Labs 下载相应驱动
3 打开设备管理器，找到您的 USB转串口 的串口号，这里是 COM8。

4 用管理员身份双击打开应用 APC22X_V12A.exe （即：RF-magic ) Windows XP可以直接打开。 阅读：【英文】如何避免每次都需要管理员身份打开？

注意：打开软件后，软件将自动打开串口，并有提示。如果提示打开串口失败，请用 管理员身份打开 或者 从设备管理器中将默认的串口号改为较小的串口号，如：“COM1”。

5 按照下图中红色标注里的参数配置（默认值），点击 写入 Write W。

Configuration

Write and Read setting

设置	选项	默认参数
收发频率（RF frequency）	420MHz-450MHz（分辨率1KHz，精度±100Hz）	434MHz
空中速率（RF TRx Rate）	1200，2400，4800，9600，19200bps	9600bps
输出功率（RF Power）	0-9	9
串口速率（Series Rate）	1200，2400，4800，9600，19200，38400，57600bps	9600bps
网络地址码（NET ID）	0-65535（16位）	12345
节点地址码（NODE ID）	123456789012
串口效验（Series Patity）	Disable，Odd Patity，Even Patity	Disable

6 对另外一块 APC220进行相同的配置。

通信测试

6 对另外一块 APC220进行相同的配置。

通信测试

1 将一块插在电脑上，另一块插到 Arduino上（如果没有 相应的接口，可以单独按照管脚说明接线）。

One on computer to receive “Hello”

Another on computer to send “Hello”

2 上传程序。
注意：请将 Serial1修改为 Serial如果您的 Arduino控制板是 Uno, Bluno, Mega 或其他使用串口0的设备。

//The sketch is tested on: Romeo v2 (Leonardo)
void setup() 
{
  Serial1.begin(9600);          //Set serial baud rate to 9600
} 

void loop()
{
  Serial1.println("Hello!");    //print out hello string 
  delay(1000);                  //1 second delay
}

3 用串口助手或 Arduino串口监视窗打开COM8，您将看到“Hello！” 每隔一秒打印在电脑的窗口上。 （注意：Arduino IDE 1.6.5 不能正常显示）

Arduino serial monitor on COM8( IDE 1.0.6)

Serial Assistant on COM8

疑难解答

• Q 1. 设备之间不能正常通讯，是什么原因？

A： 
1．两端的通讯协议不一致，如：波特率，校验不一致。
2．两端的频点，空中波特率不一致。
3．不是同一系列产品。
4．电源连接不正常。
5、模块已损坏。
6．模块EN脚设置错误
7．通讯距离超过范围，或天线接触不良。

• Q 2. 传输距离很近，根本没有所谓的1km？

A：
1．电压超过范围。
2．电源纹波过大。
3．天线接触不良或天线类型不对。
4．天线过与靠近金属表面或模块接地面积太小。
5．接收环境恶劣，如建筑物密集，有强干扰源。
6．有同频干扰。

• Q 3. 使用注意事项：

A：
考虑到空中传输的复杂性，无线数据传输方式固有的一些特点，应考虑以下几个问题。
1）无线通信中数据的延迟
由于无线通信发射端是从终端设备接收到一定数量的数据后，或等待一定的时间没有新的数据才开始发射，无线通信发射端到无线通信接收端存在着几十到几百毫秒延迟(具体延迟是由串口速率，空中速率以及数据包的大小决定)，另外从无线通信接收端到终端设备也需要一定的时间，但同样的条件下延迟时间是固定的。
2）数据流量的控制
APC220模块虽然有512bytes大容量缓冲区，但若串口速率大于等于空中速率，则存在数据流量的问题，可能会出现数据溢出而导致的数据丢失的现象。在这种情况下，终端设备要保证串口平均速率不大于60%空中速率，如串口速率为9600bps，空中速率为4800bps， 终端设备每次向串口发送100字节，那么终端设备每次向串口发送的时间约104ms，(104ms/0.6)*(9600/4800)=347ms，所以终端设备每次向串口发送100字节每次间隔不小于347ms，以上问题则不会出现。
3）差错控制
APC220模块具有较强的抗干扰能力，在编码已经包含了强大的纠检错能力。但在极端恶劣的条件下或接收地的场强已处于APC220模块接收的临界状态，难免出现接收不到或丢包的状况。此时客户可增加对系统的链路层协议的开发，如增加类似TCP/IP中滑动窗口及丢包重发等功能，可大大提高无线网络的使用可靠性和灵活性。
4）天线的选择
天线是通信系统的重要组成部分，其性能的好坏直接影响通信系统的指标，用户在选择天线时必须首先注重其性能。一般有两个方面，第一选择天线类型；第二选择天线的电气性能。选择天线类型的意义是：所选天线的方向图是否符合系统设计中电波覆盖的要求；选择天线电气性能的要求是：选择天线的频率带宽、增益、额定功率等电气指标是否符合系统设计要求。因此，用户在选择天线时最好向厂家联系咨询，APC220 要求的天线阻抗为50欧姆。
5）电源方面
此模块电源以外的其它管脚的工作电平应保证：同模块的电源电压一致，否则会损坏模块。