Jste zde

Inteligentní bezdrátová pojítka IQRF podruhé

Redakce HW serveru, 14. Březen 2007 - 0:00

Je tomu již rok, co jsme na stránkách HW serveru psali o produktech IQRF z dílny Microrisc s.r.o. Protože nyní již dozrál čas pro druhou generaci těchto produktů, pojďme se podívat, co je nového, neboť kromě hardware a inovací operačního systému je nyní integrována podpora MESH sítí.

Co je IQRF

IQRF je platforma pro jednoduché vytváření bezdrátových aplikací a síťových topologií pro kontrolu a řízení. Je postavena na modulech transceiverů vybavených vlastním operačním systémem a k dispozici jsou i kompletní vývojová prostředí, aplikační software a příklady. Technologie je určená pro snadný a rychlý vývoj zákaznických aplikací zejména v oblastech:

  • Vývojový kit IQRF DS-868-27monitorovací a zabezpečovací techniky,
  • domácí a kancelářské automatizace,
  • inteligentních budov,
  • telemetrie,
  • řízení osvětlení a dalších.

IQRF moduly se vyznačují zejména nízkou spotřebou, malými rozměry, velkým dosahem a jednoduchostí použití. Na rozdíl od podobných zařízení nejde jen o komponentu, která by pouze zajišťovala vlastní radiový přenos dat. Moduly o velikosti SIM karty obsahují navíc LDO regulátor, teplotní senzor a samozřejmě procesor se zabudovaným operačním systémem a s částí paměti určenou pro zákaznickou aplikaci. Vytváření zákaznických aplikací nad operačním systémem je opravdu jednoduché. Navíc jsou k dispozici kompletní vývojová prostředí i řada zdokumentovaných příkladů použití. Ale o programování až později.

Základní vlastnosti IQRF modulů

  • IQRF modul TR-868-21AKNízká spotřeba: ~5 mA (TX/RX mód), ~5uA (Slep mód)
  • Programově nastavitelný vysílací výkon: desítky uW až 1.3mW
  • Velký dosah: až 150 m ve volném prostoru.
  • Pracuje v oblasti generální licence: 433, 868, 916 MHz, u nás 433/868 MHz.
  • Unikátní, patentovaný způsob kódování dat a architektura.
  • Operační systém pro snadný vývoj aplikací.
  • LDO pro zvýšení rozsahu napájecího napětí.
  • Teplotní senzor MCP9700 pro měření teplot v rozsahu -10 až 85° C.
  • Interní přenosová rychlost až 20 kBaud (true speed: >10kb/s ).
  • Ladící LED.
  • 4 vstupně/výstupní linky variabilně s SPI, I2C či UART.
  • Možnost vytvoření IQMESH clusteru sítě s až 240 uzly a 16 routery či branami (Gateway).
  • Široké spektrum rozhraní pro sériovou linku či USB (výhledově ZigBee, BlueTooth, GSM a Ethernet).

MESH networking

Striktura IQMESH sítěVzhledem k tomu, že již v současné verzi operačního systému existuje podpora síťové clusterové infrastruktury a v dokumentaci se vyskytuje slůvko MESH, je zde na místě se nad tímto pojmem pozastavit, neboť se s ním budeme postupně setkávat stále častěji. Tedy o co jde.

Standardní sítě, jak je nyní chápeme například z Ethernetu či telefonie, jsou tvořeny řadou různých prvků, z nichž každý má svoji definovanou funkci, například switch, hub, repeater, router, AP a podobně. Tento způsob tvorby sítí má jednu obrovskou výhodu, neboť vždy používáte jednoúčelové, a tedy i levné stavební prvky.

Jinak je tomu u MESHových sítí, kde každý prvek může vykonávat několik různých činností. Tedy například může současně fungovat jako router, repeater a senzor. Výhody jsou tedy na první pohled zřejmé – pomocí jednoho typu hardware můžete zrealizovat všechny prvky síťové infrastruktury, čímž se můžete s náklady na hardware dostat podstatně níže než v případě klasických sítí, avšak na druhou stranu se snadno stane, že v každém prvku bude nutné mít jiný firmware. A zde vstupuje do hry potřeba mít k dispozici jednoduchý a výkonný operační systém (či obdobný nástroj), který umožní rychlou tvorbu aplikací.

Aplikace technologie IQRF v inteligentních domech

Plná podpora IQMESH sítí (IQRF Operační systém verze 2.0) je ohlášena na duben 2007, přesto již nyní se současnou verzí lze jednoduše vytvářet topologie STAR.

Hardware

Vývojová deska CK-USB-02Proti modulům popisovaným a nabízeným v loňském roce došlo k řadě změn. Jak po softwarové tak po hardwarové stránce. Nejen že moduly jsou nyní o poznání menší a obsahují jiný mikroprocesor (16LF88), ale liší se především rozhraním pro připojení do aplikace. Moduly již není nutné do aplikace pájet, stačí je zasunout do konektoru. V případě modulů TR-xxx-11A se jedná o standardní 10pinovou dvouřadou lištu. Moduly TR-xxx-21A (číslice na pozici xxx určují pracovní frekvenci VF části) velikosti SIM karty 25 x 14,9 mm lze zasunout do držáku SIM karet bez horního víka. I tento konektor je v naší nabídce příslušenství.

V obou případech je anténa vyvedena na pájecí plošku, ke které lze připojit koaxiálním vodičem externí anténu, případně dutinku pro osazení nabízené laděné anténky.

Rovněž, jak již bylo zmíněno výše, obsahují oba moduly rovněž napěťový LDO regulátor, který se svým úbytkem 100 mV a příkonem 1 µA umožnil zvětšit rozsah napájecího napětí mezi 3,0 až 5,3 V a též teplotní čidlo, pro které však v operačním systému 1.x zatím chybí podpora (je plánována pro OS verze 2.x od přelomu března a dubna).

Software

IQRF moduly se programují v jazyce C za pomoci funkcí operačního systému, a protože vše je postaveno na architektuře PIC, jako vývojové prostředí lze s výhodou použít MPLAB IDE. Jako kompilátor je doporučen CC5x compiler, jehož free vývojovou verzi lze stáhnout zdarma z www.bknd.com, plnou verzi mohou majitelé IQRF vývojových prostředí zakoupit s 10% slevou přímo od nás. Po softwarové stránce není viditelných změn proti loňským modelům mnoho. Bylo implementováno několik nových funkcí, které dále usnadňují práci s moduly (například párovací mód Coordinator/Node, možnost nastavení timeoutů, …). Byla též zjednodušena obsluha a přepnutí modulů do programovacícho módu. Důležité změny však nastaly především uvnitř operačního systému. Jedná se především o zajištění kompatibility s připravovanými verzemi podporujícími IQMESH sítě.

Standardně se moduly podle verze operačního systému rozdělují na Coordinator (řídící prvek clusteru) a Node. Podle specifikované clusterové topologie má každý cluster právě jeden řídící prvek (Coordinator) a může dále obsahovat dalších až 239 uzlů. Může též obsahovat až 16 bran pro rozhraní do jiných sítí, ale to je již jiné téma. Samozřejmě lze moduly použít i pro jednoduché topologie peer-to-peer.

Vývojová deska DK-PGM-01Z uživatelského hlediska je hlavní rozdíl mezi koordinátorem a uzlem ve velikosti dostupné uživatelské paměti EEPROM, kdy v uzlu je k dispozici 192B, zatímco pro koordinátor je uživateli k dispozici „pouze“ 32 B.  Koordinátor navíc obsahuje funkci bond() pro jednoduché připárování uzlu ke clusteru. Během párování si uzel a koordinátor vymění potřebná data, koordinátor také přiřadí uzlu jeho adresu uvnitř clusteru, kterou bude uzel používat. Díky podpoře procesu párování zabudované přímo v operačním systému (koordinátor volá funkci bond() a uzel volá funkci bondRequest() ) je vytváření podporovaných clusterových topologií (například STAR) opravdu jednoduché.

Vývojové prostředky a podpora

Jak již bylo zmíněno, programování a ladění aplikací je doporučeno provádět v prostředí MPLAB IDE, ale pochopitelně postačí i poznámkový blok. MPLAB IDE však umožňuje integrovat doporučený kompilátor CC5x, který je sice komerční, ale pro testovací a vývojové účely zdarma.

V současnosti jsou k dispozici dva typy vývojových kitů lišících se především komunikačním rozhraním s PC a rozšiřitelností o další moduly.

konpletní vývojový kit DS-868-27DS-868-25 je levný vývojový kit obsahující dvě vývojové desky DK-PGM-01, dva moduly TR-868-21A, dvě anténky, SPI programátor na sériovou linku a CD se software. Vývojová deska DK-PGM-01 umožňuje připojení obou typů modulů (tedy formátu SIM i s pinovou lištou), obsahuje také jedno tlačítko (interakce s uživatelem) a zabudovaný konektor pro 1.2Ah baterii pro možnost ladění aplikací v terénu. Všechny 4 komunikační linky jsou pochopitelně vyvedeny.

DS-868-27 je již komfortní vývojový kit připojitelný přes rozhraní USB a umožňující vývoj i složitějších aplikací, včetně toho, že sám může sloužit jako gateway z USB na SPI či jím lze realizovat bránu z USB do IQMESH sítě.  Obsahuje dvě vývojové desky CK-USB-02, dva moduly TR-868-21A a dvě anténky. Vedle USB portu obsahuje také 4 tlačítka a rozšiřující konektor, ke kterému lze připojit modul či rozšiřující modul DK-PGM-01EXP nabízející až 8 I/O linek.

Pro vývojáře je kromě stránek www.iqrf.com k dispozici též servisní podpora na http://iq-esupport.com, kde jsou k dispozici kromě dokumentace též ukázky zdrojových kódů a připravuje se znalostní báze a „diskuzní fórum“ s podporou přímo od výrobce.

Závěr

Opět jsme měli šanci si IQRF moduly osahat a samozřejmě Vám přineseme i další podrobnosti včetně praktických ukázek. O tom však zase až příště. Všechny popisované moduly včetně odkazů na podrobnější dokumentaci naleznete také v nabídce našeho HW shopu.

Vít Olmr
olmr@ HW.cz

Download & Odkazy


IQRF - Complete platform for RF connectivity and simple way to smarter wireless solutions
                  ... nejenom moduly, ale vse, co je treba k vytvoreni chytrejsich bezdratovych reseni
 
Hodnocení článku: