RFM69

2018-03-20T07:43:05Z

Michael m881: /* Register */

[[Datei:rf69cw.png|thumb|300px|RFM69CW, Pinkompatibel zum RFM12]]
Das RFM69 von HopeRF ist ein universelles Funkmodul für die ISM-Frequenzbänder 315, 433, 868 und 915 MHz. Eine [[SPI]]-Schnitttstelle ermöglicht die einfache Integration in Mikrocontrollerprojekte.

== Ausführungen ==

{| class="wikitable"
|-
! !! RFM69HCW !! RFM69HW !! RFM69CW !! RFM69W
|-
| Sendeleistung || 20 dBm || 20 dBm || 13 dBm || 13 dBm
|-
| Pins || 16 || 16 || 14 || 16
|-
| Abmessungen || 16 x 16 mm || 19,7 x 16 mm || 16 x 16 mm || 19,7 x 16 mm
|-
| Sonstiges || Ersatz für RFM22B || || Ersatz für RFM12 ||
|-
|}

Die CW-Variante hat 2 Pins weniger (es fehlt der Pin DIO4), und ist Pinkompatibel zum Vorgänger RFM12B.
Es kann ohne Änderung am Layout oder der Schaltung ausgetauscht werden. Lediglich die Software muss angepasst werden.

== Ausstattung ==
* Betriebsspannung 1,8 - 3,6 V
* SPI-Schnittstelle
* FSK- und OOK-Modulation (Frequency Shift Keying = Frequenzumtastung, On-Off-Keying = Amplitudentastung)
* Eingebauter Manchesterde- und -encoder
* Frequenzbereiche 315, 433, 868, 915 MHz
* Max. Datenrate 300 kbit/s
* Ausgangsleistung +13 dBm (rund 20 mW)
* Stromaufnahme 45 mA senden (13 dBm), 16 mA empfangen, 0,1 µA Standby
* Integrierte Packetengine für Synchronwort, CRC, Scrambling und AES-Verschlüsselung
* 66 Byte FIFO
* Modul basiert auf dem SX1231 von Semtech

== Vergleich zum RFM12B ==

{| class="wikitable"
|-
! !! RFM12B !! RFM69(C)W
|-
| Versorgungsspannung || 2,2 - 3,8 V || 1,8 - 3,6 V
|-
| Max. Datenrate || 115,2 kbit/s || 300 kbit/s
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| Sendeleistung || 5 dBm || 13 dBm
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| Empfindlichkeit || -105 dB || -120 dB
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| Stromaufnahme || 22 mA/11 mA/0,3 µA || 45 mA/16 mA/0,1 µA
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| FIFO Größe || 16 Bit || 66 Bytes
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| Syncmustererkennung || Fest 0x2DD4 oder 0xD4 || Frei bis zu 8 Bytes
|}

== Ansteuerung ==
Das Funkmodul kommuniziert über die SPI Schnittstelle mit dem µC. Im einfachsten Fall werden SCK, MISO, MOSI und NSS benötigt. Am besten führt man auch noch DIO0 zum Prozessor. Dieser Pin kann softwareseitig so konfiguriert werden, dass er anzeigt, wenn ein Paket vollständig gesendet oder ein neues Paket empfangen wurde. Ist das Modul in Minimalkonfiguration angeschlossen, müssen dazu die Statusregister RegIrqFlags1 (0x27) oder RegIrqFlags2 (0x28) ausgelesen werden.

Die SPI-Ansteuerung erfolgt im Modus CPOL=0, CPHA=0, wobei jeweils 16 Bits vom µC zum Modul geschickt werden:
Das erste Bit teilt dem Modul mit, ob es sich um einen Lese- (Bitwert 0) oder Schreibvorgang (Bitwert 1) handelt, die restlichen sieben Bit des ersten Bytes geben die Registeradresse an. Mit den zweiten acht Bit wird im Schreibmodus der zu übertragende Befehl an das Modul übermittelt, im Lesemodus kann eine beliebige Bitfolge gesendet werden. Während das zweite Byte gesendet wird, empfängt der µC sowohl im Lese- als auch im Schreibmodus den Inhalt des angesprochenen Registers vor dem aktuellen Zugriff.

Werden nach dem Adressbyte mehrere Bytes empfangen oder gelesen, wird der Adresszeiger im RFM69 automatisch inkrementiert, so dass in einem einzigen Burst mehrere Register gelesen werden können. Zu beachten ist dabei, dass in Registern die mehr als 8 Bit breit sind (Frequenz, Bitrate, ...), das höchstwertige Byte zu erst geschrieben/gelesen wird (big endian). Wird das FIFO Register gelesen/geschrieben, wird der Adresszeiger nicht inkrementiert, so dass auf das FIFO in einem Burst zugegriffen werden kann.

== Funktionsweise ==
Es gibt zwei grundsätzliche Funktionsmodi, die im Register "RegDataModule" gewählt werden:
=== Continuous Mode ===
Für die Datenübertragung vom/zum Modul werden die beiden Pins "DIO1/DCLK" und "DIO2/DATA" verwendet. An DCLK gibt das Modul den Takt vor mit dem die Datenbits an DATA geschrieben oder gelesen werden müssen.
=== Packet Mode ===
Die Packetengine des RFM69 kümmert sich um die Erzeugung und Auswertung der Preamble, des Synchronwortes, des Scramblings, der CRC und der Verschlüsselung. Im Sendebetrieb bearbeitet die eingebaute Packet Engine ein Nutzdatenpaket folgendermaßen:
==== Fixed Length Format ====
===== Senden =====
* Einstellbare Anzahl (0-65535) von Preamblebytes (0xAA) an den Anfang setzen
* Synchronwort hinzufügen (Länge zwischen 0-8 Bytes einstellbar, Synchronwort selbst ebenfalls einstellbar)
* Nutzdaten hinzufügen (Länge wird in einem Register angegeben)
* CRC hinzufügen (abschaltbar)
===== Empfangen =====
* Länge des zu empfangenden Frames wird in einem Register angegeben
==== Variable Length Format ====
===== Senden =====
* Länge des zu sendenen Frames in einem Register angeben. Die Packetengine sendet das Längenbyte automatisch vor den Nutzdaten
===== Empfangen =====
* Packetengine erkennt automatisch die Packetlänge
==== Unlimited Length Packet Format ====
===== Senden =====
* Beliebig lange Frames; Senden muss von der Software selber gestoppt werden
===== Empfangen =====
* Empfangen muss von der Software selber gestoppt werden

== Interrupts ==
{| class="wikitable"
|-
! Bezeichnung !! Beschreibung !! Verfügbar an (Packet mode) !! Verfügbar an (Cont. mode)
|-
| ModeReady || Beispiel || DIO5
|-
| RxReady || Beispiel || Beispiel
|-
| TxReady || Beispiel || DIO3, DIO0
|-
| PllLock || Beispiel || DIO3, DIO1, DIO0
|-
| Rssi || Eingestellte Rssi-Schwelle überschritten; wird gelöscht wenn RX Modus verlassen wird || DIO0, DIO3 || DIO0, DIO3, DIO5
|-
| Timeout || Beispiel || DIO1
|-
| AutoMode || Beispiel || DIO2
|-
| SyncAddressMatch || Syncadresse empfangen || DIO0, DIO3 || DIO0, DIO1
|-
| FifoFull || Beispiel || DIO3, DIO1
|-
| FifoNotEmpty || || DIO2, DIO1
|-
| FifoLevel || || DIO1
|-
| FifoOverrun || ||
|-
| PacketSent || || DIO0
|-
| PayloadReady || || DIO0
|-
| CrcOk || || DIO0
|}

== Pinbelegung RFM69(H)CW ==
[[Datei:RFM12 69 Pins.svg|Anschlussbelegung RFM12B und RFM69]]
{| class="wikitable"
|-
! Pinnummer !! Name !! Richtung !! Fktn. im packet mode !! Fktn. im cont. mode!! Pin am RFM12
|-
| 1 || ANA || || Antennenanschluss || || ANT
|-
| 2 || 3.3V || || Versorgungsspannung || || VDD
|-
| 3 || GND || || || ||GND
|-
| 4 || DIO3 || || FifoFull PllLock Rssi SyncAdress TXReady || || nINT/VDI
|-
| 5 || MOSI || || SPI Daten Eingang || || SDI
|-
| 6 || SCK || || SPI Takt || || SCK
|-
| 7 || NSS || || Chip select || || nSEL
|-
| 8 || MISO || || SPI Daten Ausgang || || SDO
|-
| 9 || DIO0 || || PllLock (FS, TX) CrcOK (RX) PayloadReady (RX) SyncAddress (RX) Rssi (RX) PacketSent (TX) TxReady (TX) || ModeReady 
PllLock 
SyncAddress 
Timeout 
Rssi 
TxReady || nIRQ
|-
| 10 || DIO2 || || FifoNotEmpty (Sleep, Stdby, FS, RX, TX) AutoMode(Sleep, Stdby, FS, RX, TX) Data (RX, TX) || Data || FSK DATA nFFS
|-
| 11 || DIO1 || || FifoLevel (Sleep, Stdby, FS, RX, TX) FifoFull (Sleep, Stdby, FS, RX, TX) FifoNotEmpty (Sleep, Stdby, FS, RX, TX) PllLock (FS, TX) Timeout (RX) || PllLock 
Dclk 
RxReady 
SyncAddress 
TxReady 
|| DCLK/CFIL/FFIT
|-
| 12 || DIO5 || || ModeReady ClkOut (Stdby, FS, RX, TX) Data (RX, TX) || ||CLK
|-
| 13 || RESET || || || || nRES
|-
| 14 || GND || || || || GND
|}

== Register ==
{| class="wikitable"
|-
! Adresse !! Registername !! Beschreibung !! Beispiel
|-
| 0x00 || RegFifo || Zugriff auf das FIFO Register
|-
| 0x01 || RegOpMode || Betriebsart (senden, empfangen, ...) || 0x04 = Standby
|-
| 0x02 || RegDataModule || Modulationsart &-shaping, Packetengine || 0x00 = FSK, Packetengine aktiv
|-
| 0x03 - 0x04|| RegBitrate || = FXOSC/Bitrate || 0x1A0B = 6667 -> 4,8 kbit/s
|-
| 0x05 - 0x06 || RegFdev || Frequenzabweichung (Hub * 2) || 0x52 = 82 -> 5 kHz
|-
| 0x07 - 0x09 || RegFrf || Mittenfrequenz; RegFrf = Frequenz_in_Hz / (FXOSC / 524288) || 0xD91333 = 14226227 -> 868,300 MHz
|-
| 0x11|| RegPaLevel || Sendeleistung und Ausgangspin, muss passend zum Modultyp gewaehlt werden: PA1+2 funktionieren nur bei den *H*-Varianten, dafuer funktioniert dort PA0 nicht. || 0x12 = 18 -> 0 dBm (? stimmt das Beispiel?) ; 0x5F -> 13 dBM auf RFM69HCW ; 0x9F -> 13 dBm auf RFM69W
|-
| 0x19|| RegRxBw || Filterbandbreite || 0b01001 -> 200 kHz
|-
| 0x25|| RegDioMapping1 || DIO Funktionen ||
|-
| 0x27|| RegIrqFlags1 || Statusflags (ModeReady, RxReady, TxReady, PllLock, RSSI, Timeout, AutoMode, SyncAddressMatch) || 0xD0 -> Empfänger bereit zum Datenempfang
|-
| 0x28|| RegIrqFlags2 || Statusflags (FifoFull, FifoNotEmpty, FifoLevel, FifoOverrun, PacketSent, PayloadReady, CrcOk, LowBat) || 0x06 -> Daten mit erfolgreichem CRC empfangen
|-
| 0x2C - 0x2D|| RegPreamble || Preamblelänge ||
|-
| 0x2E || RegSyncConfig || Synchronworteinstellungen ||
|-
| 0x2F - 0x36 || RegSyncValue || Synchronwort || 0x2DD4
|-
| 0x37 || RegPacketConfig1 || Einstellungen Packetengine ||
|-
| 0x38 || RegPayloadLength || Datenpacketgröße ||
|}

== Software Implementierungen ==
* [https://github.com/LowPowerLab/RFM69 Arduinobibliothek (C++) von LowPowerLab]
* [https://github.com/jcw/jeelib Arduinobibliothek (C++) für JeeNodes]
* [https://github.com/gkaindl/rfm12b-linux Linux Kerneltreiber (C) für RFM12 und RFM69]
* [https://github.com/ahessling/RFM69-STM32 Bibliothek (C++) für STM32]
* [https://github.com/etrombly/RFM69 RFM69 Anbindung in Python]
* [https://github.com/russss/rfm69-python RFM69 Anbindung in Python]
* [https://github.com/cristi85/RFM69 RFM69 in C]

== Projekte ==

=== Intertechno Funksteckdosen schalten ===
Hier gibt es einen Artikel wie mit einem Raspberry Pi und einem RFM69 Modul Funksteckdosen angesteuert werden:
[[http://www.seegel-systeme.de/2015/09/05/funksteckdosen-mit-dem-raspberry-pi-steuern/ Funksteckdosen am Raspberry Pi]]

=== FS20 Funksteckdosen schalten ===
Da das RFM69 OOK modulieren kann, können damit die FS20 Funksteckdosen geschaltet werden. FS20 verwendet allerdings eine Art Pulsdauermodulation; eine 1 wird mit 600 µs Träger an gefolgt von 600 µs Träger aus, und eine 0 mit 400 µs an gefolgt von 400 µs aus übertragen. Man teilt einfach das Signal in 200 µs Schlitze ein (OOK-Datenrate 5 kbit/s), und sendet für eine 1 die Folge 111000 und für eine 0 die Folge 1100. Im FS20 Protokoll wird ein 13 Bit langer Header (0000000000001) übertragen, diesen kann man umrechnen und im RFM69 als Syncword einstellen. So wird der Header vom RFM69 bei jeder Übertragung automatisch vorweg ausgesendet.

=== Conrad Energy Count 3000 ===
Unter http://forum.jeelabs.net/node/3412679.html?page=1 wurde schon das Protokoll der Conrad Energy Count 3000 (baugleich mit Technoline Cost Control RC) Funk-Energiekostenmessgeräte beschrieben. Mit dem RFM69 lässt sich ein Frame des Messgerätes mit dem konfigurierbarem Synchronwortfinder bequem empfangen.

=== LaCrosse Temperatursensoren empfangen ===
=== Open Energy Monitor empfangen ===

== Hardware mit RFM69 ==
* [http://www.seegel-systeme.de/produkt/raspyrfm-ii/ RaspyRFM, ein Aufsteckmodul für den Raspberry Pi]
* [https://lowpowerlab.com/guide/moteino/ Moteino, Arduino kompatibles Board mit RFM69]
* [http://shop.in-circuit.de/product_info.php?cPath=22_27&products_id=159 radino, Minimodul mit ATMega32u4 und RFM69]
* [https://www.adafruit.com/product/3177 Adafruit Feather M0, Modul mit Atmel ARM und RFM69]

== Themen zum RFM69 im Forum ==
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/332579 Thread im Forum: Wer verwendet RFM69]
* [https://www.mikrocontroller.net/topic/397900 RFM69 - Beispiel für Initialisierung gesucht]
* [https://www.mikrocontroller.net/topic/409803 RFM69 - RSSI Messung]
* [https://www.mikrocontroller.net/topic/359345 Simple SPI Interaktion mit dem rfm69 Modul]
* [https://www.mikrocontroller.net/topic/400123 RFM69 Sleep Mode]
* [https://www.mikrocontroller.net/topic/369204 Raspberry Pi mit RFM69 und FS20]
* [https://www.mikrocontroller.net/topic/370196 RFM 69 Hub, Bandbreite, Bitrate?]
* [https://www.mikrocontroller.net/topic/421164 RFM69 AFC Versatz auslesen?]
* [https://www.mikrocontroller.net/topic/372914 Umstieg von RFM22 auf RFM69]

== Bezugsquellen ==
* [http://www.seegel-systeme.de/produkt/funkmodul-rfm69cw-rev-v1-0-smd/ Seegel Systeme]
* Pollin: [http://www.pollin.de/shop/dt/Nzk2OTgxOTk-/Bausaetze_Module/Module/Funkmodul_HOPERF_RFM69CW_433_MHz_TX_RX.html 433 MHz] / [http://www.pollin.de/shop/dt/Njk2OTgxOTk-/Bausaetze_Module/Module/Funkmodul_HOPERF_RFM69CW_868_MHz_TX_RX.html 868 MHz]
* [http://www.aliexpress.com/item/RFM69CW-13dBm-transceiver-module-pin-to-pin-compatible-to-RFM12B-433-868-915mhz-can-be-selected/2010762457.html AliExpress]

== Links ==
* [http://www.hoperf.com/upload/rf/RFM69CW-V1.1.pdf Datenblatt RFM69CW]
* [http://www.hoperf.com/upload/rf/RFM69W-V1.3.pdf Datenblatt RFM69W]
* [http://www.semtech.com/images/datasheet/sx1231.pdf Datenblatt Semtech SX1231]
* [http://www.semtech.com/images/datasheet/AN1200.18_STD.pdf Application Note zur Softwareimplementierung von Data-Whitening und CRC]

[[Kategorie:RFM12]]
[[Kategorie:Funk]]

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