ISNO Super
Une carte faite pour les firmwares radio, et pour arrêter d'empiler des modules CC1101 sur une breadboard. Deux radios sous-GHz, 433 et 868 MHz, un ESP32-S3, un port Qwiic et un mikroBUS, le tout en USB-C, et un catalogue de firmwares vérifiés.
La Super est une carte faite pour recevoir des firmwares, et de préférence des firmwares radio. Elle arrive avec son launcher : à la première mise sous tension, elle lève son propre point d’accès Wi-Fi, montre l’état de ses radios, et propose d’installer un firmware du catalogue ou un fichier à soi, depuis un téléphone, sans rien brancher d’autre que l’alimentation. Ensuite, elle fait ce que ce firmware fait, et le launcher reprend la main si l’image ne démarre pas. Ce qu’elle apporte, c’est le matériel que ces programmes attendent sans jamais l’avoir : deux émetteurs-récepteurs CC1101, en 433 et en 868 MHz ; un ESP32-S3 pour le calcul, le Wi-Fi et l’USB natif ; un port Qwiic et un mikroBUS pour ce qu’on voudra y brancher ; le tout alimenté et programmé en USB-C. Et, à côté, un catalogue de firmwares ouverts, vérifiés contre la carte avant d’y être installés : OpenProfalux pour des volets, OpenMQTTGateway pour une passerelle, d’autres à venir. La domotique, Home Assistant en tête, est le premier usage. Ce n’est pas le seul, et la carte ne le présuppose pas.
Cet article raconte comment elle est conçue et pourquoi, ce qui a été calculé et ce qui est maintenant mesuré. Les cinq premières cartes sont arrivées, le bring-up passe (alimentation, ESP32-S3, les deux CC1101) et les premiers relevés RF au banc sont faits : l’émission conduite des deux radios, leurs harmoniques, la sensibilité des récepteurs.
Contexte
Plusieurs projets de ce site partent du même point : un ESP32, un module radio à quelques euros, et huit fils dupont (OpenXtraflame, lui, n’en garde que l’ESP32, il pilote le poêle en série). Ça marche, c’est le but, et le firmware restera ouvert. Mais au moment de passer d’un banc à une installation, on se retrouve toujours au même endroit : un module 868 pour les volets Profalux, un module 433 pour ce qui reste, deux cartes, deux alimentations, deux antennes, et rien qu’on puisse donner à quelqu’un d’autre.
En regardant ce qui existe, j’ai compté une trentaine de firmwares sous-GHz ouverts pour ESP32. Une poignée seulement pilote un CC1101, et aucune carte du commerce ne leur offre deux bandes sur un seul connecteur d’antenne. Entre le pont mono-bande à firmware fermé et le dongle SDR qui reçoit tout et n’émet rien, il manque une passerelle.
La Super est cette passerelle. Elle n’est pas un appareil fini : c’est une carte ouverte sur laquelle on installe le firmware de son choix, depuis un catalogue qui vérifie que le firmware correspond à la carte. Ce catalogue, le launcher, est la seconde moitié du produit, et il fera l’objet d’un autre article.
Ce qu’il y a dessus
- ESP32-S3-MINI-1-N8, Wi-Fi et Bluetooth LE, USB natif pour flasher sans adaptateur, antenne PCB intégrée, et surtout un module industriel éprouvé.
- Deux CC1101 sur modules E07, un E07-900MM10S pour le 868 MHz et un E07-400MM10S pour le 433 MHz, 10 dBm chacun.
- Deux embases RP-SMA, une par bande : chaque radio a la sienne. L’EVT photographie plus haut combinait encore les deux bandes sur une seule embase ; la carte vendue ne le fait plus, ce qui supprime les pertes du combineur et simplifie la mesure bande par bande.
- Un port Qwiic (=STEMMA QT, I²C 3,3 V) et un port mikroBUS 2×8 détrompé, pour brancher un capteur ou une carte Click sans souder.
- USB-C pour l’alimentation et la console, protections ESD sur les lignes USB et I²C, et un limiteur de courant sur chaque sortie d’alimentation des ports. Aucune connexion secteur.
- Deux commutateurs coaxiaux de test Hirose MS-156C3, un par radio. Ils sont là pour le laboratoire : on enfiche une sonde et on mesure la puissance conduite de chaque radio sans rien dessouder.
Quatre couches, lignes RF en coplanaire sur plan de masse à 50 Ω, piste RF la plus longue 14 mm. La carte fait 67,4 × 55,3 mm, avec quatre trous M3 aux coins.
Le budget de courant, tel qu’il est calculé depuis les fiches techniques, à confirmer au banc :
| État | Courant sur le 5 V |
|---|---|
| repos, Wi-Fi associé | 130 mA |
| Wi-Fi actif | 260 mA |
| émission Wi-Fi | 365 mA |
| émission Wi-Fi et émission radio en même temps | 405 mA |
| pire cas retenu pour le régulateur | 455 mA |
Ce que les ports peuvent tirer, fixé par les trois limiteurs : 151 mA sur le Qwiic, 255 mA sur le 3,3 V du mikroBUS, 459 mA sur son 5 V. Le plafond réel reste la source USB, 500 mA sur un port ordinaire : la carte est faite pour un capteur ou une carte Click, pas pour alimenter un moteur.
La carte Super, le riser mikroBUS et l’adaptateur vertical sont en vente, sous réserve de disponibilité.
Schéma fonctionnel
Les deux radios partagent le bus SPI et se distinguent par leur sélection et leurs lignes d’interruption. Le firmware n’active qu’un émetteur à la fois ; les deux récepteurs écoutent en permanence.
Brochage
Ce que lit le launcher pour vérifier qu’un firmware s’adresse aux bonnes broches avant de l’installer vient de la déclaration de carte, elle-même relevée dans le fichier de fabrication, pas recopiée à la main. La figure en est tirée de la même façon : positions et réseaux depuis le fichier de fabrication, numéros de GPIO depuis la déclaration.
Comme sur les articles OpenProfalux et OpenXtraflame : on câble par nom de signal, en repérant la broche 1 au carré, jamais en comptant les positions depuis un bord.
Radios, bus SPI partagé
| Signal | GPIO | Radio 868 (U2) | Radio 433 (U5) |
|---|---|---|---|
| SCK | 4 | commun | commun |
| MISO | 5 | commun | commun |
| MOSI | 6 | commun | commun |
| CS | 7 | 15 | |
| GDO0 | 1 | 10 | |
| GDO2 | 2 | 11 |
Qwiic J4, JST-SH 4 points : GND, 3,3 V, SDA sur GPIO 12, SCL sur GPIO 13. Le 3,3 V est limité en courant par un commutateur de charge. Le mikroBUS a les siens, un pour le 3,3 V et un pour le 5 V : trois limiteurs SGM2553 en tout, pas de fusible.
mikroBUS J2, connecteur 2×8 détrompé :
| Côté AN | GPIO | Côté PWM | GPIO |
|---|---|---|---|
| AN | 8 | PWM | 38 |
| RST | 40 | INT | 39 |
| CS | 34 | RX | 18 |
| SCK | 36 | TX | 17 |
| MISO | 37 | SCL | 13 |
| MOSI | 35 | SDA | 12 |
| 3,3 V | limité en courant | 5 V | limité en courant |
| GND | GND |
Un point définitif du brochage, à connaître : ce connecteur mikroBUS est câblé en miroir par rapport à l’adaptateur Shuttle de MikroElektronika. Les adaptateurs ISNO, le riser et l’adaptateur vertical, s’y enfichent directement et dans le bon sens ; en revanche, relié par un câble plat droit à un Shuttle, le 5 V tomberait sur une ligne de reset. Sur cette carte, on enfiche un module, on ne tire pas un câble plat droit.
Le reste
| GPIO | Rôle | |
|---|---|---|
| bouton BOOT | 0 | mode téléchargement, et bouton du launcher |
| LED | 26 | témoin du launcher et du firmware |
| UART | 17, 18 | console, aussi sur le mikroBUS |
| USB | 19, 20 | D−, D+, USB natif de l’ESP32-S3 |
| identification de carte | 14, 47 | deux straps lus au démarrage, qui disent quelle variante est montée |
| J5, J6 | commutateurs coaxiaux Hirose MS-156C3, un par radio, pour le laboratoire |
Les deux straps d’identification sont ce qui permettra aux variantes mono-radio d’être la même carte avec un module en moins : le firmware lit lesquels sont montés et n’initialise pas ce qui manque.
Ce qui est vérifié avant fabrication
Avant la fabrication, la carte est passée par une chaîne de contrôles automatiques : règles de conception à zéro erreur, parité schéma-circuit sur 295 broches, revue de fabrication sans remarque, et une trentaine de validateurs maison sur les pistes RF, le plan de masse, la thermique du régulateur et la nomenclature.
Deux points vérifiés par le calcul :
- Le régulateur. Un AP2114 en boîtier DPAK : 110 °C au courant maximal, la borne conservatrice de la fiche technique donnant 131 °C. Modélisé en éléments finis 3D.
- Le démarrage USB. Le branchement, la montée du 5 V, du 3,3 V et de la broche EN, passés dans ngspice. C’est ce calcul qui a attrapé un défaut : un condensateur changé pour une autre raison rendait le bouton BOOT incapable de tirer EN assez bas, et chaque appui provoquait un reset aléatoire. Corrigé avant fabrication.
Les prototypes
Les cinq cartes EVT sont arrivées fin septembre 2026, revue de fabrication passée et confirmation de placement signée le 15 septembre. La première, la #0001, passe sa mise en route : alimentation propre sans court-circuit, ESP32-S3 reconnu en USB natif, et les deux CC1101 qui répondent en 433 et 868 MHz.
Les mesures de banc
Les premières mesures RF existent maintenant : une première série relevée au banc sur la carte EVT, chaque radio à son tour, à l’analyseur de spectre. Ce sont des mesures d’ingénierie, faites au banc.
Voir les mesures de banc (octobre 2026)
Les deux fondamentaux, relevés à l’embase SMA : chaque radio sort une porteuse propre.
Puissance conduite (lecture tinySA plus 30 dB d’atténuateur), selon le réglage power :
power | 433 | 868 | 915 |
|---|---|---|---|
| 5 | +2,3 dBm | +2,8 dBm | +3,1 dBm |
| 7 | +8,3 dBm | +6,3 dBm | +4,6 dBm |
| 10 | +11,8 dBm | +9,3 dBm | +7,6 dBm |
Harmoniques. Le 868 et le 915 sont propres : harmoniques sous le plancher, plus de 65 dBc. La deuxième harmonique du 433, elle, tombe dans la bande 868 : c’est ce qui conduit à régler le 433 autour de 8 dBm plutôt que 10.
Bande occupée (modulation 2FSK) : 12,7 kHz en 868, 13,0 kHz en 433. Très étroit.
Erreur de fréquence : -14,9 ppm en 868, -11,3 ppm en 433, dans la tolérance des quartz et loin des bords de bande.
Sensibilité des récepteurs : plancher -116 dBm en 433, -112 dBm en 868, -118 dBm en 915. Sensibles et sains.
Variante 915 (US) : la chaîne 868 laisse passer le 915 à +7,6 dBm conduit, harmoniques propres. La carte EVT fonctionne donc aussi en 915, sans changer un composant.
Douze points ouverts sont consignés dans un errata daté. Ceux qui ne sont pas cosmétiques :
- l’antenne n’est pas choisie : les antennes de référence des modules radio font 3,5 dBi, un gain trop élevé pour le 433 à la puissance mesurée : il faudra une antenne à faible gain ;
- l’ouverture du capot au-dessus du mikroBUS est taillée pour une prise plate nue, et une prise à serre-câble ne passe pas ;
- la sérigraphie des prototypes est vide, aucun connecteur n’y est nommé.
C’est la raison pour laquelle le dépôt de la carte n’est pas encore public : publier un plan avec un piège connu dedans, ce n’est pas de l’open hardware.
D’autres mesures suivront sur les cinq cartes, et une révision suivante corrigera les points ouverts.
Ouverture
La conception de la carte est sous licence CERN-OHL-S version 2, la variante fortement réciproque : qui fabrique à partir de ces fichiers doit publier ses modifications. Le dépôt deviendra public au lancement de la campagne Crowd Supply, une fois les cinq prototypes mesurés et chaque défaut connu corrigé ou marqué dans les fichiers eux-mêmes.
La suite
- RF868, la variante mono-bande, dérivée de la Super par soustraction : on retire la radio 433 et ce qui ne sert qu’à elle, on garde tout ce qui est éprouvé. Elle viendra ensuite.
- Le launcher et son catalogue, qui installent un firmware tiers sur la carte depuis le navigateur, avec pour chaque entrée la preuve que ses broches et ses bandes correspondent à la carte déclarée. Un article à part.
- La précommande est ouverte : précommander la Super. 69,90 € plus le port, et c’est elle qui fixe la taille du premier lot : un seuil de 35 déclenche la fabrication.