HC-12シリアル通信モジュール：セットアップ、特徴、リモートデータ転送

HC-12とは？

HC-12は、シリアルデータの送受信に使用できる100mWのワイヤレスマルチチャネル組み込み通信モジュールです。100チャネルを持ち、最大1000メートルまで伝送可能です。

HC-12技術仕様

• 動作周波数：433.4〜473.0 MHz
• 電源電圧：3.2V〜5.5V DC
• シリアルボーレート：1.2kbps〜115.2kbps
• 送信電力：-1dBm〜20dBm
• 受信感度：-117dBm〜-100dBm
• 動作温度範囲：-40℃〜+85℃

ArduinoとHC-12モジュールの通信方法

図1：Arduino実践プロジェクト

外部電源とデカップリングコンデンサで電源安定化することを推奨。

• 送信機と受信機を2つの異なるArduinoボードに接続
• 2つのArduinoボードを別々のPCに接続、または同一PCに両ボード接続してコードを別々にアップロード
• シリアルモニタへの入力がHC-12シリアルモジュールからデータ送信されるようボード設定
• 「SET」ピンをグランドに落としてローロジックレベルに設定すれば、ATコマンド送信とモジュールパラメータ設定も同コードで可能

HC-12無線モジュールの設定

図2：DC電源

ボーレート設定

HC-12無線モジュールは通信チャネルを跨ぐ情報転送レート（ボーレート）を自動設定。設定可能なボーレート：

高受信感度は低データレートで有利。6dBm低下で感度は半減。受信/送信モジュールのボーレートを以下設定で一致させる：

• AT + Bx （x = 1200, 2400, 4800, 9600等）

無線モード設定

HC-12には4モード（FU1、FU2、FU3、FU4）あり、デフォルトはFU3。設定方法：

• AT + FUx （x = 1, 2, 3, 4）

各モードの特徴：

FU1

アイドル電流3.6mA、送信遅延15-25ms、フルパワー動作範囲100m

FU2

アイドル電流80µA、送信遅延500ms、フルパワー動作範囲100m

FU3

アイドル電流16mA、送信遅延4-80ms。9600/2400ボーレートでフルパワー動作範囲600-1000m

FU4

アイドル電流16mA、送信遅延1000ms。フルパワーで1800m動作範囲（1200ボーレート）

送信電力設定

HC-12には1〜8の8電力レベルあり。レベル8がデフォルト。設定方法：

• AT + Px （x = 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8）

チャネル設定

HC-12は100チャネルを持ち、400kHz周波数シフトで分離。チャネル1は433.4MHz、チャネル100は473.0MHz。設定方法：

• AT + Cx （x = 001, 002, 003, … 100）

データフォーマット設定

シリアルデータ転送時のバイトあたりビット数を設定。8以外はエキゾチックでパリティビット/非パリティビットが続く。パリティビット送信時は奇数/偶数パリティチェック選択可能。モジュールは1、1.5、2ストップビットを送信。設定方法：

• AT + Uxyz、where:
  • X：ビット数（8）
  • Y：E（偶数パリティ）、O（奇数パリティ）、N（パリティなし）
  • Z：ストップビット数（例：1ストップビット）

例：デフォルトデータフォーマットは8N1。

その他の設定

• AT + DEFAULT：全設定リセット
• AT + UPDATE：新ファームウェアアップロード許可
• AT + SLEEP：23µAでスリープモード移行

HC-12モジュールのクエリ

• AT + V：ファームウェアバージョン表示
• AT + Rx：where
  • x = X：全パラメータクエリ
  • X = B, C, F, P：ボーレート、チャネル、モード、送信電力

スリープモードの使用

定期的にデータ送信し、その他は休眠するHC-12モジュールに適する。例：気象観測データ送信モジュール。

範囲テスト

2つのArduino Nanoボードで実施。受信側ボードにLEDをピン6接続。設定後、送信側からメッセージ送信し、受信側を遠ざけて信号受信失敗点を測定。それが通信距離。

範囲改善

電源に大容量コンデンサ追加、より良いアンテナ使用でハードウェアアップグレードによりデータ範囲改善可能。

結論

HC-12モジュールはプロジェクトに最適な通信モジュール。最大1.8kmの長距離通信能力を持つことが判明。ご意見、ご提案、不明点はお気軽にお問い合わせください。