Think Wireless cu ZigBee™ şi MiWi™

24 SEPTEMBRIE 2008

ZigBee permite conectarea aparatelor pe distanţe scurte, între 10 şi 100 metri. Acest standard a fost conceput de către Alianţa ZigBee, în care s-au reunit peste 200 de întreprinzători. Societăţile care doresc să utilizeze protocolul ZigBee trebuie să fie membre în Alianţa ZigBee. Totodată, aplicaţiile trebuie supuse unei proceduri de licenţiere şi unor taxe anuale de licenţă.
Sursa: ZIGBEE SPECIFICATION, ZigBee Standards Organization

Prin protocolul ZigBee, dezvoltatorul are la dispoziţie trei dispozitive cu care poate construi reţeaua. Diferenţa o fac cele trei roluri ale dispozitivului ZigBee:
End Device: Dispozitivele simple implementează numai o parte a protocoalelor ZigBee şi din acest motiv mai sunt denumite şi RFD (reduced function devices). Ele se înregistrează la un router ales de dumneavoastră.
Router: Dispozitivele FFD (full function devices) pot fi utilizate ca router şi se înregistrează la un router existent.
Coordonator: Un router din cadrul unei reţele preia rolul suplimentar de coordonator. Acesta indică parametrii de bază ai reţelei şi administrează reţeaua. Orice reţea are nevoie de un coordonator.

IEEE 802.15.4 defineşte trei benzi de frecvenţă pentru funcţionare: 2,4 GHz, 915 MHz şi 868 MHz. Fiecare bandă de frecvenţă oferă un număr fix de canale şi rate maxime de transfer diferite. Datorită packet-overhead şi datorită întârzierilor la prelucrare, transferul efectiv de date va fi mai redus decât indicatorul bitrate din tabel.

MiWi – “Fratele ZigBee” mai mic şi mai ieftin
Întrucât întregul protocol ZigBee a devenit între timp prea mare şi prea complex pentru multe aplicaţii, numeroase reţele fără fir şi conforme IEE 802.15.4 utilizează protocoale alternative ale altor producători. In plus, certificarea protocolului ZigBee este o acţiune complexă care necesită cheltuieli ridicate.
Prin MiWi Wireless Networking Protocol, Microchip oferă o variantă mai „suplă” din punct de vedere economic decât cea a fratelui mai mare ZigBee. MiWi este un protocol simplu pentru reţele cu transfer de date redus şi distanţe scurte în banda de 2,4 GHz utilizabilă pe plan mondial. Dezvoltări în banda de 868MHz valabilă regional (Europa şi Asia) şi în banda de 915MHz (SUA) nu sunt posibile în MiWi, întrucât Microchip se bazează intenţionat pe standarde valabile pe plan mondial.
La fel ca ZigBee, MiWi se bazează pe norma IEEE 802.15.4 şi este simplu de implementat. Protocolul MiWi este mai puţin complex decât ZigBee şi se potriveşte în special clienţilor care nu necesită interoperabilitatea deplină a protocolului ZigBee, însă doresc să utilizeze transceivere standard, conforme IEE 802.15.4, în reţele mai ieftine peer-to-peer, reţele tip stea sau în noduri. Sistemele de protocol MiWi nu necesită certificare, iar protocolul este disponibil cu licenţă gratuită atunci când este utilizat de Microchip cu microcontrollere şi transceiver MRF24J40. Această ofertă Microchip este bineînţeles valabilă şi pentru sisteme de protocol ZigBee.

Mai multă libertate pentru dezvoltatori
MiWi se bazează pe conceptele MAC şi PHY şi se încheie deja înaintea componentei de reţea. Astfel, MiWi oferă considerabil mai multă libertate individuală de dezvoltare, ceea ce bineînţeles influenţează compatibilitatea şi plaja randamentului prin utilizarea unui microcontroller mai eficient. Acest lucru reduce puţin dimensiunea maximă a reţelei. În acelaşi timp, necesită însă mai puţină memorie de stocare, programul nu este atât de complex şi minimizează astfel resursele de hardware necesare. Astfel, pentru aplicaţii care nu necesită o reţea foarte complexă, MiWi oferă pe lângă avantajele economice şi un plus în ceea ce priveşte miniaturizarea şi eficienţa energetică a aplicaţiei.
Protocolul oferă aplicaţii de căutare şi realizare a unei reţele, de legare la o reţea, precum şi de găsire a unui nod în reţea şi de routare către acesta. Însă nu generează probleme specifice aplicaţiilor. Din acest motiv, se potriveşte în special aplicaţiilor izolate fără fir. MiWi îşi atinge limitele de îndată ce compatibilitatea extinsă şi siguranţa îndelungată a investiţiilor sunt cerute împreună cu necesitatea extinderii modulare.

Wireless cu Microchip
Pentru intrarea în comunicarea fără fir pe baza standardului IEEE 802.15.4, Microchip oferă prin PICDEM™ Z un kit de dezvoltare pentru ZigBee şi MiWi. Fără a pune accent pe protocol, Microchip oferă ca soluţie completă posibilitatea evaluării rapide şi începerii în scurt timp a dezvoltării unei aplicaţii extinse de reţea fără fir, conformă cu IEEE 802.15.4.

Kitul este livrat cu întregul hardware şi împreună cu codul sursă pentru software, pentru dezvoltarea rapidă a prototipurilor aplicaţiilor fără fir:
– 2 plăci PICDEM Z cu controller PIC 18F4620;
– 2 carduri pentru transceiver RF subordonat, cu MRF24J40;
– Aplicaţie de analiză a reţelei ZENA™;
– CD cu programul de instalare ZigBee şi MiWi Stack, precum şi Ghiduri de utilizator;
– Software pentru Aplicaţia ZENA.
Fişierele de layout sunt de asemenea incluse. Instrucţiuni de utilizare detaliate puteţi găsi pe pagina de internet Microchip.
Utilizarea kitului în scopuri de testare şi experimentale nu necesită plata taxelor de licenţă. Acesta conţine diverse programe exemplificatoare, precum şi întregul program de instalare gratuit. Este unul dintre cele mai mici din industrie şi oferă dezvoltatorului un cod sursă care îi permite adaptarea produsului în funcţie de nevoile specifice ale clientului, prin intermediul unei palete largi de microcontrollere PIC®.

Familia controllerului PIC 18
Platforma de dezvoltare se bazează pe familia de microcontrollere PIC18 de randament ridicat şi oferă o mare varietate de controllere cu până la 128 kbytes memorie flash de program în capsule cu 28 şi 100 de pini. De ex. PIC18F4620 dispune de trei întreruperi programabile şi de patru Input Change Pins, până la două Module PWM Capture-Compare, precum şi de o unitate extinsă Capture/Compare, un port serial Master Synchron (SPI, I2C), modul USART (RS-458, RS-232, LIN 1.2), traductor A/D pe 10 biţi şi până la 13 canale, precum şi o comandă extinsă pentru Compiler c18.

Transceiver MRF24J40
MRF24J40 este primul transceiver HF de la Microchip. Este vorba despre un transceiver de 2,4 GHz conform IEEE 802.15.4 pentru ZigBee şi pentru alte protocoale radio de altă producţie, în aplicaţii cu consum redus de putere şi cea mai bună calitate HF şi cu foarte puţine componente externe. Această componentă depăşeşte toate specificaţiile standardizate IEEE 802.15.4 şi este perfect compatibilă cu Media Access Controller (MAC) şi Advanced Encryption Standard (AES) în ceea ce priveşte baza de codificare hardware. Totodată, transceiver-ul oferă o contribuţie importantă la miniaturizare: El oferă posibilitatea de economisire a oscilatorului de la controller prin utilizarea oscilatorului de la transceiver. Astfel, oscilatorul de pe circuitul imprimat nu mai este necesar. Transceiver-ul MRF24J40 conform IEEE 802.15.4 este amplasat într-o capsulă QFN (6 mm x 6 mm), fără plumb, cu 40 pini. Operarea are loc printr-o interfaţă SPI. Placa finală este livrată cu antenă.

Aplicaţia ZENA
Analizatorul ZENA pentru reţele fără fir utilizează o interfaţă grafică simplă pentru configurarea instalării gratuite a protocolului ZigBee şi MiWi de la Microchip. Acesta poate reduce lungimea codului prin îndepărtarea unor caracteristici opţionale, poate scurta durata de dezvoltare prin simplificarea interacţiunii cu fişierele de instalare şi poate ajuta la adaptarea instalării în condiţii speciale. Aplicaţia de analiză este compusă din hardware şi software şi poate decoda toate pachetele de protocol ZigBee şi MiWi conforme IEEE 802.15.4 – şi anume, la toate nivelurile (inclusiv modulele de siguranţă). Fereastra pentru configurarea reţelei redă transferul de date în timp real, aşa cum se mişcă acesta de la un nod de reţea la celălalt. Şedinţa poate fi memorată ca fişier, oferind astfel posibilitatea analizei ulterioare a traficului de date din reţea.

Potenţial de utilizare multiplu
Pachetul Microchip Wireless se potriveşte pentru multe aplicaţii fără fir, în special în segmentul automat de automatizare aflat în dezvoltare. La automatizarea clădirilor, ZigBee este teoretic disponibil şi în variantă cu cablu, pentru a realiza o interfaţă rapidă care dispune de o rată de transfer redusă. Un subiect interesant pentru ZigBee şi MiWi este evaluarea senzorilor printr-un End Device, care transmite într-un timp bine stabilit o stare / valoare către o staţie principală. Însă cu cât cerinţa de compatibilitate este mai mare, cu atât mai clară devine decizia de alegere a soluţiei ZigBee. Însă şi ZigBee are limite: La transferul de date în lungimi de bandă de peste 250 kbps/secundă se recomandă BlueTooth.

Bine sfătuiţi – Asistenţă în jungla wireless
Întrebări precum cea referitoare la protocolul corect preocupă firmele care se ocupă cu dezvoltarea aplicaţiilor fără fir. Iar în acest sens, tocmai reţelele fără fir prezintă multe nesiguranţe pe planul senzorilor şi actorilor: aici se pun deseori întrebări referitoare la licenţe şi compatibilităţi, precum şi referitoare la pachete de instalare specifice produsului. Aici se cere sfatul experţilor versaţi în domeniul wireless: Rutronik Elektronische Bauelemente GmbH, distribuitorul top trei al Europei este considerat un lider în distribuţia wireless europeană.
Prin centrul său de dezvoltare Wireless Development Center şi un linecard wireless dedicate, Rutronik înţelege să fie o interfaţă de sfătuire şi de competenţă între producător şi client. Experţi wireless oferă asistenţă şi ajutor important la planificarea şi realizarea aplicaţiilor fără fir. Wireless Development Center îşi asistă clienţii de exemplu la remedierea erorilor din codurile programelor sale, în tehnica de comutare, la layout în special pentru semnale de înaltă frecvenţă şi bineînţeles la alegerea produsului. Atunci când clientul nu doreşte o dezvoltare HF, Rutronik oferă prin intermediului partenerilor săi tehnologici posibilitatea de a prelua designul. Prin standardele şi normele mereu noi, în special în segmentul wireless, distribuitorul este la fel de solicitat ca şi clientul şi producătorul. Soluţiile personalizate se întind de la modulul GSM integrat cu asistenţă GPS şi suport de cartelă SIM integrat cu antenă deja montată, inclusiv microcontroller programabil cu memorie şi interfeţe, până la chip cu funcţii minime.
www.rutronik.com

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile necesare sunt marcate *

  • Folosim datele dumneavoastră cu caracter personal NUMAI pentru a răspunde comentariilor/solicitărilor dumneavoastră.
  • Pentru a primi raspunsuri adecvate solicitărilor dumneavoastră, este posibil să transferăm adresa de email și numele dumneavoastră către autorul articolului.
  • Pentru mai multe informații privind politica noastră de confidențialitate și de prelucrare a datelor cu caracter personal, accesați link-ul Politica de prelucrare a datelor (GDPR) si Cookie-uri.
  • Dacă aveți întrebări sau nelămuriri cu privire la modul în care noi prelucrăm datele dumneavoastră cu caracter personal, puteți contacta responsabilul nostru cu protecția datelor la adresa de email: gdpr@esp2000.ro
  • Abonați-vă la newsletter-ul revistei noastre