Non ripropongo qui il progetto perchè è una leggerissima variante di quello già postato in precedenza per il rilevatore presenze.
La cosa interessante su cui volevo soffermarmi è la difficoltà di portare lontano le periferiche dalla board arduino, in particolare quelle basate sul bus SPI.
Nel progetto incriminato utilizzavo una mega 2560 con a cavallo una ethernet shield e un relè, che doveva costituire la centralina base del mio apriporta e posizionata all'interno dell'abitazione.
All'esterno dell'abitazione veniva posizionato il lettore rfid rc522, un led e un buzzer di segnalazione.
In mezzo, circa 3m di cavo, su cui girava il bus spi e i pin di controllo per led+buzzer.
Sia la ethernet shield che l'rfid utilizzano il bus SPI, alternandosi tramite attivazione via software (pin SDA).
Ho perso circa 2gg a cercare di capire il perchè il tutto funzionasse perfettamente sul tavolo di casa ma appena montato nella sua sede definitiva smettesse di funzionare, in particolare la schede ethernet che pensavo, essendo montata direttamente sopra la board arduino, dovesse essere l'ultima ad avere problemi.
Il problema è che il bus SPI non è fatto per le grandi distanze, anzi è fatto per gestire collegamenti diretti molto molto brevi tra shield.
Dalle specifiche dello standard SPI:
The serial peripheral interface (SPI) bus is an unbalanced or single-ended serial interface designed for short-distance communication between integrated circuits
Appena si introduce un cavo lungo, anche nell'ordine di 1 o pochi metri, si vanno a introdurre disturbi sul bus SPI che alterano in modo sistematico e a volte randomico il funzionamento.
Il bus SPI infatti "gira" a una frequenza tipicamente 1/4 della frequenza del nostro arduino. Su un arduino Uno o Mega 2560, il clock 16MHz va a formare il clock al SPI con una frequenze pari a 1/4, ovvero 4MHz. Un segnale digitale a 4MHz su un cavo inadatto o in ambiente rumoroso (cavi 220V nelle vicinanze, citofoni, campanelli, ecc) può essere davvero un gran problema.
Uno dei problemi che riscontravo era che nonostante l'rfid fosse scollegato, il solo cavo volante connesso lato arduino al bus SPI portasse gravi disagi all'ethernet shield posta a 1cm dall'arduino board.
Ci sono vari trick&tips per la soluzione del problema.
Consiglio #1
Attenzione al cavo: evitiamo cavi elettrici sfusi o da antifurto. Un cavo di rete cat5/6 può andare benissimo, meglio se schermato (stp). La particolare conformazione del cavo di rete, a coppie twistate, permette scegliendo bene la combinazione di segnali di proteggersi meglio dal rumore.Ad esempio accoppiando SCK con GND, MISO con Vdd, MOSI con Vdd ho ottenuto ottimi risultati. Tra tutti quandi direi che il segnale di clock SCK è quello più sensibile al rumore.
Consiglio #2
Un'altro fattore importantissimo da non sottovalutare è la frequenza del clock. Più il cavo è lungo, più effetto capacitivo ed induttivo viene introdotto, alterando la forma del segnale digitale. Quello maggiormente sensibile è proprio il segnale di clock (SCK, a volte indicato come CLK).La frequenza può però essere ridotta via software, impostando un divisore maggiore della frequenza base.
Questa semplice istruzione ad esempio imposta il clock a 16MHz / 128 = 125KHz
SPI.setClockDivider(SPI_CLOCK_DIV128);
Altri consigli
Ho trovato vari articoli, ma questo mi è stato particolarmente utile:http://neophob.com/2012/03/lpd6803-spi-and-long-distance
In particolare qui si cita la necessità di introdurre sui pin dati del spi (miso , mosi e anche sul clock sck) una resistenza di basso valore (33-51-100Ohm) al fine di implementare un terminatore per ridurre le reflextion del segnale.
Nel mio caso non ho provato perchè la semplice adozione del cavo twistato e l'abbassamento del clock ha permesso di far funzionare tutto egregiamente, però immagino che nel caso avessi adottato un cavo più lungo tale consiglio sarebbe stato essenziale.
Altri consigliano di mettere una resistenza tra il SCK e la GND, pari a 1K o più.
Parola d'ordine: SPERIMENTARE!
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