Installer le réseau LoRa Meshtastic sur Heltec V3 et V4

Installer le réseau LoRa Meshtastic sur Heltec V3 et V4

Dans un précédent article, nous avons découvert ce qu'est le protocole LoRa et les différentes utilisations qu'il peut apporter.

Qu’est-ce que le protocole LoRa ?
Dans cet article, nous allons découvrir le protocole LoRa (Long Range), souvent méconnu. Nous verrons son fonctionnement ainsi que les raisons pour lesquelles ce protocole peut s’avérer intéressant dans de nombreux cas d’usage. Comment fonctionne le protocole LoRa ? Le protocole LoRa repose sur une communication radio à très

L'une des utilisations évoquées dans cet article est la possibilité de faire un service de messagerie utilisant le protocole LoRa pour communiquer entre plusieurs nœuds (appareils).

Parmi les services existants, l'un des plus populaires est Meshtastic, un service open-source permettant de se connecter à un réseau de communication en maillage (aussi appelé Mesh) se servant du protocole et des ondes radio LoRa afin de transférer les messages indépendamment du réseau internet ou réseau cellulaire.

Qu'est-ce que la communication Mesh ?

Le maillage est le cœur de Meshtastic, il s'agit du principe permettant aux nœuds d'atteindre des destinataires sur de très longues distances.

En effet, dans de très bonnes conditions (nœud placé en haute altitude, espace environnant dégagé, grande puissance de l'antenne du nœud), le LoRa permet d'émettre et de recevoir un signal jusqu'à plusieurs kilomètres de distance, néanmoins les conditions ne sont pas toujours réunies pour obtenir une telle portée.

C'est pour cette raison que le maillage est utile, ce principe permet à chaque appareils d'être connectés entre eux, grâce à cela, chaque nœud permet d'en atteindre d'autres même s'ils sont hors de portée en utilisant les nœuds entre eux comme relais pour transmettre les données.

Avec Meshtastic le nombre de passage par nœud relais (autrement dit sauts ou hops en anglais) est limité à 7 sauts par message envoyé afin d'éviter la congestion réseau. En effet, avec une configuration par défaut, tous les clients peuvent envoyer, recevoir et transmettre tous les paquets envoyés, ce qui fait que plus le nombre de sauts d'un message est haut, plus il a de risques d'être répété, de perdre des données, d'augmenter sa latence, et surtout, de surcharger le réseau environnant.

Qu'est-ce que les Heltec V3 et V4 ?

Les appareils Heltec WiFi LoRa 32 V3 et WiFi LoRa 32 V4 sont des micro-ordinateurs, basés sur le microcontrôleur ESP32-S3 très populaire et utilisé pour des projets IoT, conçus spécifiquement pour fonctionner avec un système réseau LoRa avec les spécificités techniques suivantes :

Heltec V3

  • Microcontrôleur ESP32-S3.
  • Module radio LoRa de 470 à 510 MHz, et de 863 à 928 MHz (en Europe la plage de fréquence légale d'utilisation est de 863 MHz à 870 MHz).
  • Modules Bluetooth 5 LE (Low Energy) et WiFi 2,4 GHz pour la connexion Meshtastic.
  • Écran OLED 0,96 pouce.
  • Port USB-C pour l'alimentation et la configuration.
  • Port 1.25 2 Pins pour l'alimentation par batterie au lithium de 3,7V.

Heltec V4

Le Heltec V4 possède les mêmes caractéristiques que le V3 mais apporte ces spécificités supplémentaires :

  • Un port 1.25 2 Pins supplémentaire afin d'y connecter un panneau solaire.
  • Mémoire PSRAM de 8 Mo permettant d'utiliser simultanément la connexion Bluetooth et WiFi.
  • Port 1.25 8 Pins permettant de connecter un module GPS.

Vous pouvez retrouver les informations techniques plus détaillées sur ces appareils via les liens ci-dessous :

WiFi LoRa 32(V3), ESP32S3 + SX1262 LoRa Node, Meshtastic and LoRaWAN Compatible
WiFi LoRa 32 is a classic IoT development board widely used in many open-source projects and IoT products.
WiFi LoRa 32(V4.3), ESP32S3 + SX1262 LoRa Node, Meshtastic, MeshCore and LoRaWAN Compatible
The all-new V4 version of the classic ESP32+LoRa development board WiFi LoRa 32. The US (United States) Warehouse ships within the United States only(Click for Details). The DE (Germany) Warehouse can ship to the continental Europe(Click for Details).

Installation de Meshtastic

Maintenant que l'on sait ce que sont les appareils Heltec WiFi LoRa 32 ainsi que le service Meshtastic et le principe sur lequel il repose, vous pouvez désormais installer/flasher le firmware Meshtastic sur votre appareil afin de l'utiliser.

Pour cela, vous aurez donc besoin d'un ordinateur et d'un câble USB-C afin d'y connecter votre appareil Heltec.

Installer le pilote ESP32 sur Windows

Afin que votre ordinateur reconnaisse votre appareil Heltec, vous devez installer le pilote dédié sur le site ci-dessous :

CP210x USB to UART Bridge VCP Drivers - Silicon Labs
The CP210x USB to UART Bridge Virtual COM Port (VCP) drivers are required for device operation as a Virtual COM Port to facilitate host communication with CP210x products. These devices can also interface to a host using the direct access driver.

Une fois sur le site, il vous faut cliquer spécifiquement sur "CP210x Windows Drivers", cela lancera le téléchargement du pilote à installer au format .zip.

Ensuite, il faut alors extraire/décompresser le contenu du fichier .zip avec le logiciel de votre choix (7Zip, WinRAR...).

Puis, vous pouvez désormais exécuter l'installateur du pilote en double-cliquant sur le fichier CP210xVCPInstaller_x64.exe.

Une fenêtre s'ouvre affichant l'assistant d'installation du pilote, vous pouvez cliquer sur "Suivant" pour continuer l'installation.

Ce dernier vous demande d'accepter les termes du contrat de licence pour continuer l'installation.

Après un court temps de chargement, le pilote est désormais installé et vous pouvez alors cliquer sur "Terminer" afin de quitter l'installateur.

Flasher le firmware Meshtastic sur Heltec V3/V4

Maintenant que votre ordinateur est capable de reconnaître les appareils Heltec, vous pouvez donc flasher le firmware Meshtastic sur ces derniers, pour ce faire, il faut vous rendre sur le flasheur web via le lien ci-dessous :

https://flasher.meshtastic.org/

C'est depuis ce site web que vous pouvez installer ou mettre à jour le système Meshtastic sur votre appareil LoRa.

Sélectionner le type d'appareil

Le flasheur web demande en premier lieu de lui indiquer le modèle d'appareil que vous possédez, pour sélectionner votre appareil cliquez alors sur "Sélectionnez le périphérique cible".

Le Heltec V3 fait généralement parti des premiers résultats, mais lorsque ce n'est pas le cas ou bien si vous recherchez le Heltec V4, vous pouvez filtrer la recherche en cliquant sur le filtre Heltec.

Choisir la version du firmware

Dans un second temps, le flasheur web vous demande de choisir la version que vous souhaitez installer. Si vous ne savez pas quelle version installer nous vous conseillons de choisir la version la plus récente de la section Stable (ou Beta) se trouvant le plus en haut de cette même section.

Lancer le flash de l'appareil

Une fois que votre appareil LoRa et sa version du firmware sont sélectionnés, vous pouvez désormais lancer le flash en cliquant sur le bouton "Flash".

Le flasheur web vous affiche les notes de la version sélectionnée, vous pouvez cliquer sur "Continuer" pour passer à la suite.

Le flasheur vous demandera d'entrer quelques paramètres, vous pouvez laisser les informations préremplies par défaut.

Il vous proposera également d'effacer votre appareil Heltec ce qui aura pour effet de supprimer les configurations déjà présentes, si votre appareil ne contient pas déjà de firmware, ou si vous souhaitez simplement effectuer une mise à jour, il n'est pas nécessaire de cocher cette option.

Une fois vos paramètres sélectionnés, vous pouvez cliquer sur le bouton "Mise à jour".

Une boîte de dialogue sera affichée par votre navigateur, vous demandant de sélectionner le port sur lequel flasher le firmware, sélectionnez le port "CP210X USB to UART Bridge Controller" puis cliquez sur "Connexion".

L'installation du micrologiciel Meshtastic se lance.

Une fois le flash terminé, le flasheur web vous affiche l'état d'avancement à 100% ainsi que la console de l'appareil faisant défiler les différentes étapes de son démarrage.

Configurer et utiliser votre nœud Meshtastic

Le micrologiciel Meshtastic est désormais installé sur votre nœud LoRa, vous pouvez désormais utiliser ce dernier via le site suivant :

Meshtastic Web
Meshtastic Web Client

Ce dernier vous demande d'ajouter une connexion en cliquant sur le bouton "Add Connection".

Lors de la première utilisation, le Bluetooth ainsi que le WiFi de votre appareil LoRa ne sont pas configurés, il faut alors utiliser la méthode de connexion via port série (USB), vous pouvez donc entrer dans l'onglet "Serial" puis cliquer sur "Select port".

Cela a pour effet d'ouvrir la même boîte de dialogue que précédemment afin de vous connecter à votre appareil Heltec, sélectionnez à nouveau le port "CP210X USB to UART Bridge Controller", puis cliquez sur "Connexion".

Vous pouvez ensuite cliquer sur "Save Connection", puis sur "Connecter" dans la liste des appareils disponibles.

Vous arrivez désormais sur le canal principal par défaut de votre nœud Meshtastic.

Principales configurations à effectuer

Afin de pouvoir utiliser de manière optimale votre nœud Meshtastic, il y a quelques paramètres importants à effectuer.

Configuration Radio

Pour configurer les paramètres radio, vous pouvez vous rendre sur la page "Réglages" puis "Configuration Radio".

En premier lieu, le plus important est la configuration de la bande de fréquence à utiliser par votre nœud. En raison des réglementations en vigueur, en Europe, et plus précisément en France, les bandes de fréquences légales à utiliser sont les normes "EU_868" et "EU_433".

Si vous possédez un appareil Heltec utilisant les bandes de fréquences de 863 à 928 MHz, configurez la région sur la valeur EU_868.

Si vous en possédez un utilisant uniquement la bande de fréquence 433 MHz, configurez la région sur la valeur EU_433.

Vous pouvez retrouver la région à utiliser selon le pays via le lien ci-dessous :

LoRa Region by Country | Meshtastic
List countries associated to their respective LoRa Region settings.

Ensuite, vous pouvez trouver la configuration du nombre maximal de sauts (hops) que vos messages peuvent faire jusqu'à un destinataire. Par défaut cette valeur est de 3 sauts, ce qui est suffisant pour les zones bien couvertes par le réseau Meshtastic (dans de grandes villes par exemple).

Vous pouvez augmenter ce nombre à 7 si votre zone géographique est très peu couverte par le réseau.

Configuration de l'appareil

Dans cette section, vous pouvez configurer tout ce qui est relatif au nœud en lui-même comme la personnalisation ou son rôle, pour y accéder vous pouvez vous rendre sur la page "Réglages" puis "Configuration de l'appareil".

Paramètres Utilisateur :

Sur cette page, vous pouvez définir un nom long (jusqu'à 40 caractères) et un nom court (de 2 à 4 caractères) personnalisés à votre nœud, ces noms seront visibles par tous les nœuds environnants.

Il est également possible, sur cette même page, de renseigner aux autres nœuds que les messages qui vous sont envoyés ne sont pas lus. Cette option peut être nécessaire pour certains rôles Meshtastic.

Paramètres Appareil :

Dans cette section, il est possible de définir le rôle de votre nœud au sein du réseau Meshtastic, voici une liste des rôles les plus importants :

  • CLIENT : Il s'agit du rôle par défaut d'un nœud, il envoie et reçoit des messages, et permet de transmettre intelligemment des messages à relayer.
  • CLIENT_BASE : Identique à un client classique mais agit comme un ROUTER pour ses nœuds mis en favoris uniquement.
  • ROUTER : Il ne reçoit ni n'envoie aucun message directement par lui-même, en revanche il transmet tous les paquets qu'il peut transmettre, il sert généralement à étendre la couverture géographique du réseau.
  • REPEATER : Identique à un ROUTER mais n'est pas cartographié dans la liste des nœuds actifs sur le réseau, il est donc invisible pour tous les nœuds tout en étant bien présent.

Paramètres Réseau (WiFi) :

Cette section permet de connecter votre appareil Heltec à un réseau WiFi afin d'utiliser votre réseau local pour vous connecter à votre nœud via le client web ou l'application mobile Meshtastic.

À noter que, lorsque le Heltec V3 est connecté à un réseau WiFi, il n'est plus possible d'utiliser le Bluetooth pour se connecter à l'appareil.

Paramètres Bluetooth :

Comme son nom l'indique, il permet de désactiver ou activer le Bluetooth.

Les principales configurations sont terminées, vous pouvez désormais utiliser votre nœud à votre guise !

Conclusion

Vous connaissez désormais l'un des systèmes de communication LoRa les plus connus et les plus documentés afin d'alimenter vos projets IoT, ou, plus simplement, pour communiquer avec d'autres utilisateurs sur un réseau libre et décentralisé.


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