Алтайский государственный университет
Опубликован: 05.06.2014 | Доступ: свободный | Студентов: 964 / 316 | Длительность: 08:16:00
Лекция 4:

Примеры аппаратных решений решения для беспроводных сетей различных технологий

Аннотация: Аппаратные решения от Texas Instruments. Программные решения для низкопотребляющих беспроводных сетей, приемо-передатчики диапазона менее 1ГГц, средства разработки и отладки. Интегральные беспроводные решения Maxim для субгигагерцового диапазона. Модули Bluetooth Low Energy компании BlueGiga. RFID-устройства.

Аппаратные решения от Texas Instruments

TI предлагаются несколько линеек продуктов с низким энергопотреблением для беспроводных систем со всем необходимым программным и аппаратным обеспечением. Фактически это избавляет разработчиков от необходимости применения специализированных протоколов для снижения энергопотребления - эта часть проблемы решается на уровне компонентов. Особенно хорошо это заметно по линейке приемопередатчиков Performance Line. Для многих случаев возможна оптимизация стоимости решений - например, использование на узлах сети только приемников или только передатчиков.

Одна из ключевых особенностей политики компании - всесторонняя поддержка разработчика - документация, свободные средства настройки и тестирования, форумы разработчиков, в том числе и русскоязычные.

Беспроводные решения TI позволяют реализовать любую стратегию развития продукта, выбранную разработчиком [19]. Карта предлагаемых программных и аппаратных решений TI для различных уровней представлена на Рис. 4.1.

Спектр аппаратно-программных решений TI

увеличить изображение
Рис. 4.1. Спектр аппаратно-программных решений TI

В качестве программных платформ TI предлагается несколько фирменных протоколов и стандартизованных стеков протоколов. [20-26]

Универсальные решения - <1 ГГц / 2.4 ГГц - проприетарные и стандартные [4, 5]

SimpliciTI

SimpliciTI™ представляет собой несложный протокол с открытым исходным кодом для небольших беспроводных сетей с низкой интенсивностью обмена данными диапазонов до 1 ГГц, 2,4 ГГц и диапазонов стандарта IEEE 802.15.4 (Рис. 4.2) [20, 24]. Разработан для сетей преимущественно с автономным батарейным питанием на основе систем-на-кристалле (например, CC2530, CC2430) или на основе связки низкопотребляющих контроллеров серии MSP430 и любого из приемопередатчиков, предлагаемых TI (MSP430 + CC1XXX/CC25XX).

В качестве средств отладки или тестирования приложений предлагаются платы SmartRF с CC2430EM и CC2520EM, отладочные наборы MSP430FG4618/F2013 совместно с CC1100EM, CC1101EM, или CC2500EM.

Ключевые свойства:

  • является протоколом, разработанным TI для минимизации энергопотребления с поддержкой спящего режима узлов сети;
  • низкие системные требования: < 8 Кбайт флеш памяти и менее 1 Кбайта ОЗУ для работы, зависимости от конфигурации;
  • поддержка топологий точка-точка, звезда (с расширителями радиуса действия - до 4х промежуточных узлов);
  • легок в применении - с точки зрения программиста - небольшой набор API функций;
  • большой выбор поддерживаемых платформ.
Структура стека протоколов SimpliciTI

увеличить изображение
Рис. 4.2. Структура стека протоколов SimpliciTI

Типовые приложения:

  • сигнализация и системы охраны (датчики проникновения, датчики света, СО датчики, датчики разбития стекла);
  • пожарная сигнализация - датчики дыма;
  • системы учета (счетчики воды, газа, электричества);
  • приложения RFID с активными метками.
TI MAC

TIMAC является свободно распространяемым программным обеспечением для приемопередатчиков и систем на кристалле TI ориентированных на стандарт IEEE 802.15.4 [27]. Предоставляется в виде объектных кодов без авторских или патентных отчислений за его использование.

Сертифицирован как стандарт, поддерживающий IEEE 802.15.4, легок с применении. Поддерживает несколько аппаратных платформ:

  • системы-на-кристалле CC2530 и CC2430;
  • MSP430F5438 + CC2520;
  • MSP430F2618 + CC2520.

Применение TIMAC оправдано в случаях:

  • организации беспроводных сетей типа точка-точка, точка-многоточка (например, связь нескольких сенсоров с центральным узлом);
  • необходим стандартизованный протокол;
  • используются узлы с батарейным питанием;
  • нужна поддержка подтверждения приема или ретрансляция пакетов;
  • используются низкие скорости передачи данных (порядка 100 Кбит/сек).
Remo TI

Для задач дистанционного управления устройствами Texas Instruments предлагается протокол RemoTI™ с поддержкой соответствующими беспроводными устройствами, отвечающий спецификации ZigBee® RF4CE (Рис. 4.3) [25].

Протокол RemoTI основывается на стандарте IEEE 802.15.4, добавляя к нему уровень сетевого взаимодействия и набор базовых команд управления. Включает в себя:

  • поддержку нескольких каналов;
  • безопасные транзакции;
  • режимы энергосбережения;
  • простой механизм объединения устройств для совместной работы.
Структура стека протоколов RemoTI

увеличить изображение
Рис. 4.3. Структура стека протоколов RemoTI
Виктор Мартынов
Виктор Мартынов
Россия, Чебоксары