ハードウエア構成
nRF9160 1台
ESP32(PSRAMなし、内蔵フラッシュ4MiB) 5台
電子パーパー 4枚
・13.3inch 赤白黒(960x680) x1
・7.3inch 7color(800x480) x1
・7.3inch 赤黄白黒(800x480) x1
・7.5inch 赤白黒(800x480) x1
LTE-ESPNowゲートウェイデバイス
nRF9160とESP32をUART接続(1MBps)
(AC電源駆動を想定)
ESPNow電子ペーパーデバイス
各電子ペーパーとESP32をSPI接続
(バッテリー駆動を想定 待機時アヴェレージ電流 100uA程度)
概要
以下のサイトのWiFiデモを改造して、
- クラウド側で画像データを生成し、ZIP圧縮して、LTE-ESPNowゲートウェイに通知
- ダウンロード開始(CRC16-CCITTとMD5で整合性チェック)
- LTE-ESPNowゲートウェイでバッファリングして電子ぺーパーデバイスからのアップリンク待ち
- ESPNowでP2P配信(暗号化あり)
- 電子パーパーデバイスでZIP解凍(minizライブラリ)して画像表示
といった流れのシステムを作った。
ESP32はPSRAM付き(できればESP32-S3)が理想だったが、諸事情によりPSRAMなしかつ標準の内蔵フラッシュ4MiBでおこなった。
ゲートウエイのESP32では4並列で動作させる必要があるので無理があるかと思ったが、
意外にもそれなりの動作を実現できることを確認できた。
電子ペーパー側のデバイスは、バッテリー駆動が必須だったため
待機時のアヴェレージ電流が100uA程度という要求があったので、
ESPNowとディープスリープモードを併用して、省電力化を実現できた。
通信方式も、LoRaWANを参考に、定期的にアップリンクをおこないその後ダウンリンクの受付時間を確保する方式で、省電力化を実現できた。