Jste zde

Začínáme se ZigBee pod taktovkou Microchipu

Jan Robenek, 16. Červen 2009 - 7:16
12_perex.png

Jak vhodně využít populární bezdrátovou technologii přenosu dat v podobě ZigBee (IEEE 802.15.4)? V nesnadném rozhodování může pomoci třeba Microchip se svými čipy, moduly, vývojovými nástroji, kity i dostupným softwarem. Pokud fandíme mikrokontrolérům PIC a jejich prostředí, nemusíme při hledání vhodného řešení chodit daleko.

IEEE 802.15.4 (ZigBee) vytváří ideální řešení pro levné, nízkopříkonové a zejména bezdrátové aplikace WPAN (Wireless Personal Area Network) u kterých vystačíme s menším dosahem a také odpovídající přenosovou rychlostí. Jako člen ZigBee Alliance nabízí Microchip ucelená řešení pro AMR (Automatic Meter Reading) a také průmyslovou nebo komerční automatizaci. Pro vývojáře pracující s mikrokontroléry PIC má navíc zdarma vyhrazen ZigBee Protocol Stack.

 

Celá platforma ZCP (ZigBee Compliant Platform) tak zahrnuje:

  • ZigBee® 2006 nebo ZigBee® PRO Protocol Stack
  • MRF24J40 2.4 GHz Transceiver nebo jeho moduly
  • Vlastní volba jednoho ze členů PIC18, PIC24 nebo dsPIC rodin mikrokontrolérů

 

 

Na serveru hw.cz a automatizace.hw.cz se ZigBee a jednotlivým způsobům provedení v režii toho či onoho výrobce věnuje celá řada článků. Základní informace pak nabízí např. tyto dva:

Článek bude dále pokračovat ve stopách Microchipu a stručně představí dostupný hardware, tj. samotný RF čip, dva konkrétní moduly, vývojové nástroje, boardy a také nějaký ten nezbytný software.

Hardware

Integrovaný transceiver MRF24J40

  • Rádiové řešení vyhovující požadavkům IEEE 802.15.4
  • Podpora ZigBee a MiWi protokolů
  • 2.4 GHz MAC a PHY
  • 128bitové zabezpečení (AES)
  • Jednoduché, čtyřdrátové SPI rozhraní
  • 40pinové pouzdro QFN

Příklad zapojení MRF24J40

 

Blokový diagram MRF24J40

Popis MRF24J40 na stránkách výrobce je k dispozici zde. 

Modul transceiveru MRF24J40MA +0 dBm

  • MRF24J40 čip pro vysílání a příjem
  • Integrovaná PCB anténa
  • Možnost povrchové montáže
  • FCC, IC a ETSI certifikace

 

 

Přehledové seznámení s modulem nabízí článek Microchip MRF24J40MA – modul transceiveru na webu hw.cz. 

Popis MRF24J40MA na stránkách výrobce je k dispozici zde. 

Modul transceiveru MRF24J40MB +20 dBm (novinka)

V podobě MRF24J40MB Microchip představuje svůj v pořadí již druhý 2.4 GHz RF (Radio Frequency) modul transceiveru, určený pro povrchovou montáž. Novinka díky vestavěnému výkonovému zesilovači PA (Power Amplifier) v rámci svého výstupního výkonu přidává k dobru +20 dBm. Citlivost přijímače je zase obrazem zabudovaného LNA (Low Noise Amplifier) a činí -102 dBm.

 

 

Základní vlastnosti modulu MRF24J40MB:

  • ISM pásmo 2.405 až 2.48 GHz (2.4 GHz)
  • IEEE 802.15.4
  • Podpora ZigBee, MiWi a MiWi P2P protokolů
  • Přenosová rychlost 250 kbps
  • MRF24J40 čip pro vysílání a příjem
  • Jednoduché, 4drátové SPI rozhraní k PIC mikrokontroléru
  • Vestavěný zesilovač PA a LNA
    • Citlivost -102 dBm typ.
    • Výstupní výkon +20 dBm typ.
  • AES-128
  • Integrovaná PCB anténa
  • Napájecí napětí 2.4 až 3.6 V (typ. 3.3 V)
  • Malá proudová spotřeba
    • RX mód: 25 mA typ.
    • TX mód: 130 mA typ.
    • Sleep: 5 uA typ.
  • Možnost povrchové montáže
  • Roměry 22.9 x 33.0 mm
  • Během 06/2009 projednávání FCC, IC a ETSI certifikace, která zatím ovlivňuje dostupnost modulů

Blokový diagram modulu MRF24J40MB

 

Popis modulu MRF24J40MB i s dokumentací naleznete na stránkách výrobce zde. 

 

S právě popsanými moduly se návrh stává jednoduchým a také výrazně rychlejším, protože nabízí:

  • Optimalizované, kompletní RF řešení
  • Minimalizaci rizika samotného návrhu
    • Certifikaci FCC – část 15, IC, ETSI
  • Flexibilitu a optimalizaci
    • Výběr mezi ZigBee® nebo MiWi a MiWi P2P
    • Volbu některého ze stovek mikrokontrolérů PIC (PIC18/PIC24/dsPIC33/PIC32)
    • Jednoduchý přechod k samotné implementaci a dostupné gerber soubory

 

Vývojáři mohou modul transceiveru MRF24J40MB použít ve spojení s příslušnými 16bitovými obvody PIC24, dsPIC DSC nebo třeba také 32bitovou jednotkou PIC32. Pomoci nám k tomu může i nový PICtail MRF24J40MB PICtail™ Plus Daughter Board (part # AC163028-2). Board je navržen ke spolupráci se známou základnou Explorer 16 s dostupnými procesorovými plug – in moduly pro celou 16 i 32bitovou rodinu z dílny Microchipu. Dostupný je rovněž analyzátor ZENA™ Wireless Network Analyzer, schopný graficky interpretovat provoz bezdrátové sítě, analyzovat a také graficky zobrazit dekódované pakety.

 

Popis Exploreru 16 na hw.cz naleznete zde. 

Vývojový board Explorer 16

Software

ZigBee® PRO

  • Certifikovaný ZigBee PRO protocol stack
  • Součást certifikované platformy Microchipu, vyhovující ZigBee PRO

ZigBee® Residential

  • Certifikovaný ZigBee 2006 protocol stack
  • Součást certifikované platformy Microchipu, vyhovující ZigBee

MiWi™

  • Patentovaný, bezdrátový protocol stack od Microchipu
  • Založen na standardu IEEE 802.15.4
  • Malé nároky, vysoce optimalizovaný Mesh a Star Network protocol

MiWi™ P2P

  • Patentovaný, bezdrátový peer-to-peer protocol stack od Microchipu
  • Založen na standardu IEEE 802.15.4
  • Velmi malé nároky (3 KB), Peer-to-Peer Network protocol

ZigBee Protocol Stack a jeho architektura

Závěr:

Článek představuje jeden ze způsobů, jak jednoduše vpravit do svých zařízení bezdrátovou technologii IEEE 802.15.4 (ZigBee), třeba pod taktovkou Microchipu a celé řady jeho vývojových nástrojů a prostředků.

Použitá literatura:

Download a odkazy:

Hodnocení článku: