Алтайский государственный университет
Опубликован: 05.06.2014 | Доступ: свободный | Студентов: 865 / 257 | 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
Ольга Блинова
Ольга Блинова
Россия, Москва, МТУСИ, 2009
Антон Ивашко
Антон Ивашко