Jste zde

Jennic - ZigBee řešení

Kateřina Kriegelová, 6. Září 2007 - 0:00

Dnes si představíme produkty anglické společnosti Jennic, která se zabývá vývojem bezdrátových řešení na bázi IEEE802.15.4 a ZigBee. Tato firma je u nás zastoupena pražskou společností MES Praha, kterou můžete v případě jakýchkoliv dotazů týkající se produktů Jennic kontaktovat na adrese www.mespraha.cz

Řešení pro bezdrátovou konektivitu:

Jennic
  • jednočipová řešení (complete system-on-chip, IO, ve kterých jsou integrovány všechny nezbytné součásti);
  • moduly (deska s povrchovou montáží, napájené konektory, větší dosah atd.);
  • vývojové kity (moduly, zkušební desky a softwarové nástroje pro jednoduchý vývoj konkrétních aplikací);
  • softwarové vývojové prostředky (kompletní IDE nebo překlad z příkazové řádky ve stylu Linux).

Jednočipová řešení:

V sekci jednočipových řešení (system-on-chip) nabízí Jennic bezdrátové mikrokontroléry JN5121 a JN5139. Přičemž JN5139 je označována jako druhá generace obvodů a liší se zejména třikrát větší pamětí ROM (192kByte), volitelnou velikostí paměti RAM (v rozsahu 8kByte - 96kByte), rychlejším jádrem (ten má stejně jako JN5121 architekturu RISC) a 48 Byte jednou programovatelné paměti (např. pro MAC adresu ID produktu, elektronické pojistky atd.).

JN5129

JN5121 je prvním v řadě nízkopříkonových, levných IEEE802.15.4 kompatibilních bezdrátových mikrokontrolérů. Kombinací 32bitového jádra RISC, plně kompatibilního 2.4GHz IEEE802.15.4 transceiveru, 64kByte paměti typu ROM a 96kByte paměti RAM poskytuje univerzální levné řešení pro aplikace bezdrátové senzorové sítě. Vysoký stupeň integrace napomáhá redukovat celkové náklady na konečné řešení. Paměť ROM umožňuje integraci Stack protokolů pro konektivitu typu bod-bod a sítě typu mesh, paměť RAM pak poskytuje podporu pro routovací a řídící funkce bez nutnosti použití externí paměti.

Obr. 1. Blokové schéma JN5121

JN5121 používá hardwarový MAC a AES šifrovací akcelerátor, s nízkým proudovým odběrem, pro snížení zátěže jádra procesoru. Integrovány jsou i režimy pro sníženou spotřebu (sleep mód aj.). Součástí tohoto jednočipového řešení je široký rozsah digitálních a analogových periférií pro připojení do výsledných aplikací.

JN5139

Tento typ je vývodově kompatibilní s jeho předchůdcem, a tak je přechod na tento MCU velice snadný. O hlavních rozdílech mezi jednotlivými typy jsem se již zmiňoval. Ale pro přehlednost zde uvádím soupis vlastností, které mají oba typy společné a tabulku vlastností rozdílných.

Obr. 2. Blokové schéma JN5139

Vlastnosti:

  • Obr. 3. Tabulka rozdílných hodnotKompatibilní s normou IEEE802.15.4 2.4GHz.
  • Obsahuje hardwarový šifrovací akcelerátor (128bitový AES).
  • MAC akcelerátor s funkcemi formátování paketů, kontrolního součtu, kontroly adres a časovači.
  • Integrovaná správa napájení a Sleep oscilátor pro režim se sníženou spotřebou.
  • Napěťová regulace na čipu od 2.2 V do 3.6 V pro aplikace napájené z baterií.
  • 32bitové jádro RISC optimalizované pro nízkou spotřebu a efektivní zápis programového kódu.
  • 96kByte RAM sdílené mezi program, data a směrovací tabulky.
  • 4 12bitové ADC, 2 11bitové DAC, teplotní senzor.
  • 2 univerzální čítače/časovače.
  • 3 systémové časovače.
  • 2x UART (jeden je použit pro odlaďování v aplikaci).
  • SPI rozhraní.
  • 2-wire serial interface.
  • Obr. 4. Roadmap21 I/O pro všeobecné použití.

Aplikace:

  • Robustní a bezpečné nízkopříkonové bezdrátové aplikace.
  • Bezdrátová síť senzorů a čidel pracující v normě IEEE802.15.4 / ZigBee´.
  • Domací a komerční automatizace budov.
  • Domácí sítě.
  • Hračky a herní zařízení.
  • Průmyslové systémy.
  • Telemetrie aj.
  • Průmyslový rozsah pracovních teplot -40°C až +85°C.
  • Pouzdro 56 LQFN (8x8 mm) splňuje normu RoHS o bezolovnatém pájení.

Moduly:

Moduly jsou koncipovány jako miniaturní desky se součástkami napájenými z jedné strany s pájecími kontakty po stranách. Tak jsou ideálně připraveny pro povrchovou montáž do cílových aplikací. Více či méně se liší použitým druhem připojení antény (integrovaná anténa, SMA nebo uFI konektor) a maximálním dosahem (400 m - 4 km).

Obr. 5. Blokové schéma modulu

Na desce modulu jsou připájeny všechny důležité obvody, což je samozřejmě bezdrátový mikrokontrolér (JN5121 či JN513x), krystal, externí paměť Flash (128kB), Balun obvody, obvody anténních zesilovačů (jedná-li se o výkonnější verze modulů) a nakonec samotné anténní konektory či integrovaná anténa.

Vysoká integrace všech potřebných součástí umožňuje velmi rychlý vývoj konečných řešení. Stačí připojit pouze napájení a rozhraní potřebných periférií. Moduly splňují normy FCC, ETSI, ETS 300-328 a ARIB STD-T66.

Vývojové kity:

Vývojové kity jsou dostupné s 5 až 100 uzly. Základní Evaluation kit pro vývoj aplikací EEE 802.15.4 a ZigBee obsahuje 5 uzlů (desky vybavené RF modulem, senzory tlačítky atd.). Jedna deska je provedena jako "základní" a je vybavena grafickým LCD displejem 128x64 pixelů, ostatní jsou tzv. senzorové.

ZigBee Large Network Evaluation Produkt:

Obr. 6. Vývojové kityJe komplexní vývojové prostředí pro návrh a výstavbu velkých datových sítí a senzorových polí pro domácí a průmyslovou automatizaci a další projekty. Dodává se ve dvou verzích, a to s 25 nebo se 100 uzly. Součástí jsou samozřejmě kompletní softwarové nástroje pro návrh, odlaďování, programování a testování. Za další množství softwarových knihoven, příruček, ukázkových programů, aplikačních návodů atd. Softwarové vývojové nástroje nejsou ničím limitované.

Vlastnosti:

  • ZigBee testovací a vývojový systém;
  • 25 uzlů (max. 100);
  • založeno bezdrátových mikrokontrolérech JN5121;
  • kompatibilní se ZigBee v1.0;
  • okamžitě po rozbalení připraveno k provozu.

Konfigurace:

  • provedení s 25 uzly:
    1 koordinátor, 9 routerů (3 jsou vysokovýkonové) a 15 koncových zařízení;
  • desky se napájí z AC adaptérů;
  • všechny uzly jsou plně konfigurovatelné, pokud je to potřeba;
  • 5x USB kabelů pro připojení uzlů k PC (pro monitorování a programování).

Senzory:

scantec_logo_250.png
  • teplotní senzor;
  • senzor intenzity světla;
  • 2 uživatelské přepínače a světelné LED;
  • rozšiřující konektor pro připojení dalších senzorů;
  • SMA konektor pro anténu.

Aplikace:

MES07_logo_250.png
  • výstavba velkých sítí;
  • řízení v průmyslu;
  • kontrola výrobních procesů;
  • světelné a dopravní systémy.

Jako sofwarových vývojových nástrojů se používá buď:

  • Code::Blocks IDE - což je integrované vývojové prostředí pro operační systém MS Windows, nebo
  • Cygwin Command Line - virtuální linuxová konzola pracující také pod OS Windows (obsahuje kompilátor, linker atd.).

Samotný vývoj aplikací, díky Jennic SDK, probíhá velmi jednoduše, a to v programovacím jazyku Ansi C. Oba zmiňované nástroje lze stáhnout ze stránek výrobce.

Doporučené řešení od Jennicu již pod 5 dolarů

Nedávno se vyskytla informace, že ZigBee řešení od společnosti Jennic je dostupné již od 5 dolarů. To je sice pravda, ale týká se to pouze modulu realizovaných ve velkých množstvích a za podmínek definovaných na stránkách www.jennic.com, konkrétně http://www.jennic.com/support/view_file.php?fileID=0000000142

Výběr z podmínek pro toto řešení:

  • 2vrstvá deska plošných spojů;
  • dostupný pouze s anténou leptanou do PCB;
  • z čehož vychází její nižší zisk: 1.5dB;
  • rozměry: 49 mm x 25 mm;
  • nejsou potřeba obvody balun ani jiné RF části;
  • vyhovuje všem potřebným nařízením a normám platným v USA a Evropě o bezdrátovém provozu IEEE802.15.4.

Webové semináře:

Pokud budete chtít získat více informací, neváhejte a obraťte se na společnost MES praha (www.mespraha.cz). Unikátní příležitost jak se dozvědět o produktech společnosti Jennic skýtají také webové semináře pořádané firmou Scantec. Semináře jsou realizovány na základě aktuálního zájmu a budou probíhat formou jistých workshopů, po kterých bude následovat Q&A sekce (otázky a odpovědi). Jak takový webový seminář přesně probíhá, sice netuším, ale jedná se o možnost jistě zajímavou. Pokud budete mít o seminář zájem, musíte se registrovat na domovské stránce společnosti Scantec (zde), poté obdržíte e-mail s informacemi o přesném termínu konání a také přihlašovací údaje.

Závěr:

Parametry samotných bezdrátových mikrokontrolérů jsou opravdu velmi dobré. Kompletní integrace všech potřebných součástí je v této cenové hladině také nevídaná. Velkým plusem je použití hardwarové MAC jednotky a šifrovacího akcelerátoru, díky čemuž nemusí jejich úlohy přebírat CPU, a tak může být použit relativně méně výkonný s mnohem menším proudovým odběrem. Integrovaný modem a vysokofrekvenční část má také dobré parametry a to ovšem nesmíme zapomenout na velmi slušnou vybavenost perifériemi, jako jsou čítače, časovače, komparátory AD, DA převodníky aj., které výrazným způsobem zvyšují použitelnost samotného MCU. Moduly pak skýtají možnost velmi rychlého vývoje cílových aplikací a, také díky svému designu, jejich snadnou výrobu. Výběr vývojových prostředků jak hardwarových, tak i softwarových a velké množství podpůrného materiálu, tak kvality této firmy, a zejména jejich výrobků, podtrhuje.

Odkazy & Download:

Hodnocení článku: 

Komentáře