Vítejte, dnes je
čtvrtek
25.
duben
2024
Odborný časopis a portál zaměřený na vývoj a výrobu elektroniky Po roce 2004, kdy byl veřejnosti představen protokol ZigBee jako doplněk technologie Bluetooth v oblasti průmyslu a automatizace, se spustila vlna senzace v očekávání jednoduše použitelných modulů pro bezdrátové řízení a komunikaci. Nadšení mnoha vývojových pracovníků vystřídalo postupem času zklamání. Důvodem byl a stále je nedostatek kvalitních a jednoduše použitelných vývojových prostředků a často také cena modulů samotných. Přestože technologie ZigBee zaujala velké množství vývojářů, stále je mnoho těch, kteří ji odmítají a hledají snazší a levnější způsob bezdrátové komunikace.
Jednou z platforem, která má ambice zastoupit ZigBee, je systém IQRF z produkce jičínské firmy MICRORISC. Jedná se o jednoduše použitelný a také relativně levný způsob jak komunikovat mezi dvěma a více místy v ISM pásmech 868 MHz a 916 MHz. V případě modulů samotných se jedná o zařízení formátu SIM karty, které obsahují radiový modul společnosti RFM, mikroprocesor PIC vybavený vlastním operačním systémem, indikačními LED, obvod teploměru, nízkoúbytkový stabilizátor a další podpůrné obvody. Modul je koncipován jako samostatně fungující díl. Stačí nahrát uživatelskou aplikaci, připojit napájecí napětí a systém by měl být schopen bez problémů komunikovat s dalšími moduly ve svém okolí. Rozdílem oproti konkurenčnímu ZigBee je skutečnost (pomineme-li technologii přenosu), že u systémů IQRF je kompilována pouze uživatelská aplikace a nikoliv celý firmware, jak je tomu u většiny modulů ZigBee. Je tak zajištěno snazší používání a omezení chyb při kompilaci. V ceně modulů je také licence pro tato zařízení.
Oblasti využití systému IQRF se samozřejmě s konkurenční technologií ZigBee překrývají. Lze je využít všude tam, kde vyžadujeme komunikaci na relativně malé vzdálenosti při nízké spotřebě. Jedná se tak o různé druhy dálkových ovladačů, jednodušší automatizaci v provozech i vyžití v roli bezdrátových pojítek ve složitějších řídicích a regulačních soustavách. Veškerá režie spojená s bezdrátovým přenosem je řízena na pozadí operačním systémem modulu. Stejně tak i případný přenos po SPI. Moduly IQRF umožňují také komunikovat prostřednictvím sériových rozhraní UART a I2C. HW moduly PIC těchto rozhraní jsou již plně pod kontrolou uživatele a systém k nim sám o sobě nijak nepřistupuje. Snad jedinou vadou na kráse je nemožnost využít přerušení od vestavěného HW, což v případě časovačů kompenzují systémové funkce pro odměřování času. Lze tak řídit jednoduše i servomotory nebo komunikovat po jednodrátové sběrnici s obvody fy Maxim. Pro oba tyto případy vypracovali vývojáři z Jičína příklady.
Obr. 1 Hlavní představitel rodiny modulů IQRF TR-52B
Základními představiteli rodiny IQRF jsou v současnosti moduly TR52B a TR53B. Prvně jmenovaný je klasickým zástupcem rodiny IQRF. Jedná se o modul velikosti SIM karty se 6 vstupně-výstupními piny a dvěma napájecími piny. Dostupné jsou i vstupy A/D převodníku a interně stabilizované napětí 3 V. Modul obsahuje i vlastní teploměr a je možné jej vy-užít například i pro systémy domácí automatizace. Pro připojení antény nabízí MICRORISC několik variant. Jednou z nich je prostá ploška pro připojení vlastní antény. Další varianty nabízí připojení anténního kabelu prostřednictvím konektoru U.FL nebo anténa vestavěná na DPS (prodloužená DPS). Možností je více a při výběru vždy záleží na konkrétní aplikaci. Modul je osazen RF obvodem s FSK modulací umožňující při 3,5 mW dosah až 700 m (informace výrobce) a programovatelnou přenosovou rychlost až 86,2 kb/s. Pro uživatelská data je dostupná EEPROM.
Se spotřebou 2 μA ve sleep módu je možné i na velmi malé akumulátory provozovat moduly na dobu několika měsíců. Za běhu se spotřeba pohybuje mezi 17 μA až 1 mA. V RX módu kolem 600 μA v XLP módu, 3,5 mA v LP módu a standardně kolem 13 mA. Při vysílání stoupne odběr na 14–24 mA (podle nastaveného výkonu). Pro napájení nabízí výrobce sady akumulátoru od společnosti KINETIC včetně mechanického upevnění na DPS, vhodnými zdroji jsou ale samozřejmě také tužkové nebo knoflíkové baterie.
Domnívám se, že velkou výhodou, proti konkurenčním produktům, jsou velmi dobře sestavené vývojové kity a jejich SW podpora. Sestavy obsahují jednoduché a relativně levné desky, do kterých není třeba investovat velké finanční prostředky a přesto na nich lze otestovat všechny klíčové funkce bezdrátových modulů. V mnoha aplikacích lze pak tyto desky využít i jako koncové produkty, vzhledem k jejich kompaktnosti a příznivé ceně. Výjimkou není ani potřebné softwarové vybavení. MICRORISC nabízí integrované vývojové prostředí pod názvem IQRF IDE, dnes ve verzi 2.07 zcela zdarma. Tento software využívá externí textový editor (například Notepad++, který je součástí balíku, Programmer‘s Notepad, PSPad nebo třeba i editor integrovaného prostředí MPLAB. Kompilace je opět zajištěna kompilátorem třetí strany, v tomto případě se jedná o CC5X compiler společnosti B Knudsen Data. Kompilátor je pro nekomerční a vývojové využití zdarma (v tomto režimu nepodporuje optimalizace).
Prostřednictvím IQRF IDE je možné kompilovat zdrojové kódy, programovat moduly uživatelskou aplikací, testovat komunikaci na rozhraní SPI, krokovat uživatelskou aplikaci a zobrazovat aktuál-ní stav modulu, včetně obsahu paměti RAM, důležitých systémových registrů a komunikačních bufferů. Přidanou hodnotou je poskytování informací o novinkách na webu IQRF.
Že hlavní konkurenční výhodou platformy IQRF je rychlost, s jakou vytvoříte svou první funkční aplikaci, se uživatel dozví ihned v úvodu prvního školení, které je možné u výrobce modulů absolvovat. Touto vlastností se chlubí i jiní výrobci, my si hned ukážeme, že v případě IQRF to je opravdu tak. Představte si situaci, kdy je třeba v různých místech výrobní haly nebo skladu sledovat teplotu prostředí a stávající instalace neumožňuje použití drátových čidel. Nejen zde nastupuje šance pro IQRF. V první řadě je třeba si obstarat následující HW vybavení:
Programovací a ladicí kit CK-USB-02, tímto zařízením budeme moduly programovat a testovat SPI komunikaci.
Základovou desku DK-EVAL-03, obsahující mimo jiné napájecí akumulátor a funkční tlačítko (dle počtu měřicích stanovišť).
Obr. 2 Integrované vývojové prostředí IQRF IDE
Dále už stačí základní SW vybavení, které lze nejjednodušeji pořídit z CD přiloženého k první z uvedených desek. Aktuální verze SW balíku je pak vždy k dispozici na webu společnosti MICRORISC. Balík obsahuje mimo IQRF IDE, také testovací verzi kompilátoru CC5X, příklady uživatelských aplikací a ovladače k dodanému HW. Po jejich instalaci a nastavení nezbytných cest je možné začít s tvorbou uživatelské aplikace (instalace je popsaná v AN003 – IQRF development tools – Installation). Začneme s moduly pro měření teploty, tedy těmi, které budou rozmístěny po naší fiktivní výrobní hale.
Uvedená aplikace očekává pokyn od modulu funkce Master. Jakmile dojde zpráva obsahující adresu konkrétního modulu, je změřená teplota, zkonvertována do čitelné podoby a odeslána zpět masterovi. Ten pouze odešle přijatou zprávu na SPI:
Uvedená aplikace pouze ilustruje možnost využití systému IQRF. Výrobce mimo vývojových kitů nabízí také širokou škálu hotových a zapouzdřených zařízení, jakými jsou bezdrátové routery, kompletní dálkové ovladače, brány s rozhraním dotykového displeje nebo ethernetu a mnoho dalších. Ke každému z produktů jsou na webu věnovaném platformě IQRF zveřejněny příklady použití a v posledních letech se také na českých serverech věnovaných elektronice objevuje množství ukázkových příkladů.
server hw.cz
Užitečné odkazy:
