В своём блоге я рассмотрел устройство и назначение почти всех контроллеров Norvi, обойдены вниманием оказались только контроллеры линейки GSM, имеющие соответствующие модули на своём борту.

Как вы понимаете, наличие GSM модуля является существенным дополнением и значительно расширяет возможности контроллера: можно посылать и принимать информационные и управляющие SMS, можно организовать резервный, независимый от вашей IoT инфраструктуры канал связи и т. д.

В этой статье я рассмотрю модель NORVI GSM AE02-V, которая кроме ESP32 и GSM модуля содержит цифровые и аналоговые входы, интерфейс RS485 и прочие возможности, что делает этот контроллер интересным решением для создания ваших проектов по автоматизации.

❯ Семейство NORVI GSM

Контроллеры линейки NORVI GSM имеют в качестве ядра модуль ESP32-WROOM-32 (Wi-Fi, Bluetooth, 4 МБ EEPROM и т. д.), что позволяет решать довольно тяжёлые вычислительные задачи, поддерживать беспроводную связь и полноценный веб-интерфейс, работать с шифрованием данных и т. д.

Большинство моделей контроллеров этой линейки имеют GSM модуль, дисплей, кнопки управления на передней панели корпуса, межблочный интерфейс и цифровые опторазвязанные входы (DI). Остальные характеристики отличаются, составить представление о них можно по следующей таблице:


Модель AE02-V, имеющаяся в моём распоряжении, выделена серым фоном.

В моём распоряжении имеется начальная, но довольно функциональная модель AE02-V. Судя по вышеприведённой таблице, взятой из официальной документации Norvi, эта модель должна иметь 2 транзисторных выхода, но на самом деле они отсутствуют в реальном контроллере. Что это — ошибка в документации или выходы просто «забыли» распаять на плате — сказать трудно. Судя по отсутствию маркировки выходов на корпусе устройства, это, скорее всего, ошибка в документации.

Все контроллеры этой линейки содержат GSM модуль, это либо более простой SIM800C, либо более продвинутый LTE модуль QUECTEL EC21-G. В моём случае это привычный нам SIM800C. Штыревая антенна на корпусе AE02-V — это антенна GSM модуля.

❯ Компоненты и характеристики

Чем же в этот раз нас порадовала Norvi? Давайте познакомимся со списком компонентов, находящихся на борту NORVI GSM AE02-V.

• Контроллер: ESP32-WROOM-32
• GSM модуль SIM800C
• Внешняя GSM антенна
• Разъём для SIM карт
• 8 цифровых входов
• 8 светодиодов входов
• 4 аналоговых входа (0-10 В)
• Интерфейс RS485
• Дисплей (SSD1306)
• 3 кнопки управления на передней панели
• Межблочный интерфейс
• Micro-USB разъём для программирования
• Кнопка Reset
• Индикатор наличия питания
• Напряжение питания: 24 В

В целом можно сказать, что это довольно гармоничная и сбалансированная модель для несложных проектов. Если бы на борту присутствовали транзисторные выходы, заявленные в документации, то всё было бы совсем хорошо.

Но учитывая, что NORVI GSM AE02-V имеет межблочный интерфейс (UART, I2C), функционал контроллера можно значительно расширить, в соответствии с требованиями вашего проекта.

Картину дополняют традиционные для Norvi отличный дизайн корпуса, дисплей, кнопки управления и светодиодные индикаторы — с таким контроллером очень приятно работать и он точно не испортит внешний вид вашего щитка автоматики.

❯ Разбираем контроллер

Есть у контроллеров Norvi одна неприятная родовая черта — практически все модели, за редкими исключениями, очень трудно разбираются. Можно сказать, что они вообще не предназначены для разборки — в процессе вскрытия корпуса и извлечения из него контроллера приходится сильно гнуть пластмассу, рискуя её сломать и подвергать механическим нагрузкам сами платы контроллера.



Причём разобрать контроллер Norvi трудно, даже если ты много раз это делал и точно знаешь, что делаешь. Например, во время разборки NORVI GSM AE02-V и извлечения его платы из «поддона» мной была повреждена печатная дорожка у края платы. И тут выбор не велик: либо риск сломать пластмассу корпуса, либо риск повредить плату контроллера.

(А ведь существует множество контроллеров, которые разбираются легко и просто.)

В случае контроллеров Norvi главными виновниками проблем с разборкой (и сборкой) являются боковой разъём расширения и слишком мощные фиксаторы платы на нижней крышке корпуса.

❯ Схемотехника

Внутреннее устройство NORVI GSM также типично для контроллеров Norvi — это всё те же две платы, соединённые между собой двумя стойками по 12 штырьков. Соединения неразъёмные и если вам захочется модернизировать NORVI GSM AE02-V, то без значительных усилий и хирургических вмешательств это сделать не получится.



Ахтунг! Из обзора в обзор я вынужден упоминать об ещё одной родовой проблеме Norvi — качестве её документации. Эта документация просто ужасна, одни её части противоречат другим, документация противоречит надписям на корпусе контроллера и все вместе они противоречат тому, что есть реально в «железе».

(Но, что удивительно, при этом само железо вполне адекватное и нормально работает.)

Все данные по компонентам, контактам, GPIO, распиновкам и т. д. для этого обзора NORVI GSM AE02-V мне приходилось проверять и перепроверять с лупой и тестером. Поэтому что-либо подключать к AE02-V на основании данных из официальной документации категорически не рекомендуется — пользуйтесь проверенной информацией из этой статьи.

Внешний вид, назначение контактов и расположение индикаторов NORVI GSM модификации AE02-V

Платы контроллера

Платы контроллера соединены между собой двумя группами контактов P1 и P2. Каждая группа содержит по 12 контактов, сами контакты сделаны неразъёмными — разобрать контроллер можно только выпаивая соединяющие платы перемычки (штырьки).


Нижняя плата содержит колодки для подключения цифровых и аналоговых входов, питания контроллера (24 В), а также разъём интерфейса RS485. На этой же плате находятся электронные компоненты соответствующих подсистем.


Верхняя плата содержит микроконтроллер ESP32-WROOM-32, GSM модуль SIM800C, разъёмы для подключения SIM карты и выносной GSM антенны, межблочный интерфейс, подсистему USB-UART на чипе CP2102, дисплей, управляющие кнопки, индикаторные светодиоды и прочие элементы.

Питание

Подсистема питания состоит из импульсного понижающего регулятора напряжения на LM2596S (5 В) и линейного регулятора LM117-3V3. Контроллер рассчитан на входное напряжение 24 В (но работает и от меньшего напряжения).

Вид на элементы подсистемы питания NORVI GSM: индуктивность, диод, фильтрующие конденсаторы и прочие элементы. Микросхема DC-DC преобразователя LM2596S «спряталась» за конденсатором и индуктивностью. LM117-3V3, формирующий напряжение 3,3 В, находится на верхней плате.


Частично запитать контроллер можно от Micro-USB разъёма, но в данном случае на плате установлен модуль SIM800C с большим пиковым потреблением тока, поэтому полноценным питанием через контакты колодок лучше не пренебрегать.

Ядро ESP32

В качестве ядра контроллер NORVI GSM использует популярный модуль ESP32-WROOM-32, который располагается на обратной стороне верхней платы. Там же находится линейный регулятор LM117-3V3, формирующий напряжение для его питания.

USB-UART

Для подключения к компьютеру и программирования ESP32 на верхней плате присутствует Micro-USB разъём и микросхема USB-UART преобразователя CP2102, а также прочие элементы и кнопка «RESET». В корпусе NORVI GSM AE02-V, рядом с Micro-USB разъём есть отверстие для её нажатия.

Цифровые входы

Модель AE02-V имеет 8 цифровых входов, подключённых через две микросхемы TLP290-4, содержащие каждая по 4 оптопары. Возможны два варианта подключения: с «плюсом» на COM контакт и с «минусом», в терминологии производителя «Sink» и «Source».

Аналоговые входы

AE02-V имеет 4 аналоговых входа 0-10 В, реализованных при помощи микросхемы 16-битного аналого-цифрового преобразователя ADS1115 с I2C интерфейсом.


Расположение на плате подсистемы аналого-цифрового преобразователя ADS1115 (сам чип распаян на обратной стороне платы). Адрес на I2C шине 0x48.

Транзисторные выходы

Транзисторных выходов на плате AE02-V просто… нет. Их нет, вместе с микросхемой TLP290-4, хотя, судя по официальной информации на сайте производителя, они должны быть.


На фото отмечено место на котором должны быть распаяны элементы подсистемы транзисторных выходов (но почему-то не распаяны). При особом желании эти элементы можно допаять самостоятельно.

GSM модуль SIM800C

Основная «фишка» контроллера NORVI GSM AE02-V. GSM модуль SIM800C установлен на обратной стороне верхней платы, вместе с разъёмами для SIM карты и внешней антенны.



Про работу этой подсистемы я пока не могу сказать ничего определённого, кроме того, что модуль SIM800C отзывается на AT команды и в первом приближении ведёт себя нормально и так как от него и ожидалось (и скорее всего с этой подсистемой никаких проблем нет, но это покажут дальнейшие тесты).

Интерфейс RS485

Интерфейс RS485 реализован по типовой для контроллеров Norvi схеме на чипе трансивера MAX485. Микросхема располагается на нижней плате контроллера, рядом с соответствующими разъёмами интерфейса RS485.



Автоматическое управление режимами приёма/передачи отсутствует, к микроконтроллеру ESP32 подключен пин DE/FC (GPIO 22).

Дисплей

В NORVI GSM для вывода информации используется OLED дисплей SSD1306. Значение этого факта трудно переоценить и вы точно найдёте как его применить в ваших проектах. Адрес дисплея на I2C шине — 0x3C.

Кнопки

3 кнопки с «хитрым» подключением к одному GPIO36. Это подключение позволяет не только отслеживать нажатие кнопок, но и определять их сочетание.


Схема подключения кнопок к NORVI GSM AE02-V.

Межблочный интерфейс

Контроллеры линейки NORVI GSM содержат межблочный интерфейс — полезное дополнение, которое позволяет значительно расширить их базовые возможности. В качестве межблочного интерфейса используется 10-контактное шлейфовое соединение.


Ниже приведена распиновка межблочного разъёма NORVI GSM. Некоторые вопросы вызывают пины 1 и 6 — во-первых, их назначение не соответствует у различных серий, и, во-вторых, согласно официальной документации, здесь они вообще не подключены (но, зная качество документации Norvi, это нужно проверять отдельно).

Светодиодные индикаторы

Светодиодные индикаторы состояния входов (8 шт.) и светодиод наличия напряжения питания. На фото видно, что 4 светодиода цифровых выходов не распаяны.

❯ Распиновка

Распиновка контроллера NORVI GSM AE02-V. Желтым цветом помечены контакты, выведенные в межблочный разъём. Видно, что множество GPIO осталось незадействованными — они будут использоваться в старших моделях серии NORVI GSM с большим количеством подключённых компонентов.

❯ Заключение

В качестве заключения можно сказать, что NORVI GSM AE02-V — это довольно интересная модель на микроконтроллере ESP32, а наличие GSM модуля значительно расширяет её возможности для создания IoT проектов. Стоит также отметить, что модель AE02-V имеет разъём для подключения дополнительных блоков, что позволяет ещё больше расширить диапазон решений на её основе.