česky english Vítejte, dnes je neděle 17. říjen 2021

Nové vlastnosti transceiverů IQRF

DPS 2/2011 | Vývoj - články
Autor: Jiří Poš, MICRORISC

Bezdrátová platforma IQRF je určena pro paketově orientovanou komunikaci, spolehlivé přenosy jak point-to-point, tak i v rozsáhlých sítích a všude tam, kde se požaduje spolehlivost a nízká proudová spotřeba. Využívá se nejen v telemetrii (AMR, Smart metering, WSN, Smart grids), v automatizaci budov (Smart house, Home area network) a měst (Smart city), ale i v mnoha dalších odvětvích. Je to platforma generická, všechny její prvky lze přizpůsobit/naprogramovat podle konkrétních požadavků. Může si to provést každý uživatel sám, a to s dosud nevídanou jednoduchostí, bez speciálních znalostí a bez drahého vybavení. Svoji první bezdrátovou komunikaci je možné uskutečnit během několika minut, vlastní rozsáhlý projekt lze navrhnout během několika dní a zcela nový produkt může být uveden na trh během několika týdnů.

Nastavitelné RF parametry

Moduly transceiverů (TR) jsou kompaktní, formátu karty SIM (25×14,9 mm), s interním mikrokontrolérem a operačním systémem (OS) podporujícím komplexní sítě IQMESH. Komunikují zásadně obousměrně, a tedy poskytují větší výkonnost a podstatně vyšší spolehlivost a bezpečnost. Všechny RF parametry jsou nastavitelné softwarově: pásmo 868 MHz/916 MHz, 62/189 kanálů, rychlost 1,2 kb/s až 86,2 kb/s a vysílací výkon až 3,5 mW. Nastavitelná citlivost přijímače umožňuje filtrování vstupního signálu a zvýšení šumové imunity. Úroveň signálu lze navíc testovat, a to i průběžně během příjmu. Díky tomu lze využívat řadu pokročilých technik pro zvýšení výkonnosti a radikální snížení spotřeby.

Univerzalita a úspornost

TR nefungují jen jako inteligentní RF rozhraní, ale díky dalším integrovaným periferiím mohou samy vykonávat mnohé funkce. Jsou i velice univerzální. Tentýž TR může být použit „nesíťově“, jako koordinátor sítě nebo jako běžný síťový prvek. Navíc každý TR může současně směrovat pakety pro ostatní členy sítě (routing, hopping). Např. modul řídicí radiátor inteligentního vytápění na pozadí své vlastní činnosti ještě routuje pakety pro ostatní radiátory. Specializované routery tedy nejsou nutné, ale použít je lze.

Adresování a routování

Ačkoli možnosti adresování a routování jsou oproti předchozí verzi značně rozšířeny, použití je pro uživatele mnohem jednodušší. V jedné síti IQMESH může nyní být až 65 000 prvků a každý paket může využít až 240 hopů (při dosahu až 700 m/ hop), komunikační protokol však přesto zůstává jednoduchý a efektivní. Adresování a routování je odděleno: adresy má uživatel plně pod kontrolou, a naopak routování je transparentní (není nutné specifikovat routovací cesty) a probíhá v reálném čase. Během jedné sekundy lze uskutečnit až 100 hopů. Vyhledání cest (discovery) je rovněž transparentní a velice rychlé. IQRF má implementovánu plnou podporu nejobecnější sítě (Full MESH), avšak umožňuje volbu různých routovacích algoritmů podle topologie (Reduced MESH, Optimized MESH, Tree apod.). Značným přínosem pro průchodnost a spotřebu je, že routování je dynamické, tedy počet hopů a délka časových slotů při routování jsou volitelné.

Proudová spotřeba

Pro spotřebu bezdrátových systémů jsou rozhodující dva parametry: odběr v režimu spánku (Sleep) a během příjmu (Rx). Ve spánku žádná aktivní činnost neprobíhá a systém jen čeká např. na uplynutí určitého času, na vnější signál nebo stisk tlačítka. Dobře navržený TR má v režimu Sleep odběr několik μA s životností baterie řádově 10 let. Po splnění této základní podmínky je nejdůležitější chování v době, kdy nespí. Tehdy v typických aplikacích tráví většinu času v přijímací rutině čekáním na příchozí pakety. Proto parametrem, který má na celkovou spotřebu zásadní vliv, je odběr v režimu Rx. Ve většině případů (Smart grids, WSN apod.) má spotřeba při vysílání (Tx) nepodstatný vliv, protože vysílání nebývá příliš časté a trvá krátce. Moduly IQRF mají odběr velice nízký i díky programovatelnému řízení spotřeby. K dispozici jsou tři režimy Rx: STD (standard), LP (low power) a XLP (extra low power) a odpovídající režimy Tx. Ty lze volit podle konkrétních požadavků (rychlost odezvy, průchodnost, množství a délka paketů a jejich rozložení v čase, baterie na jedné straně nebo na obou…), a to dokonce v každém TR zvlášť pro Rx i Tx. Tak např. koncentrátor dat se síťovým napájením může být na příjmu STD, ale pakety vysílat pro příjem XLP. Větší proudová náročnost (XLP Tx, STD Rx) zde nevadí, ale umožní to vzdáleným bateriovým čidlům přijímat i vysílat nejúspornějším způsobem (XLP Rx, STD Tx). Moduly IQRF mají spotřebu 2 μA ve Sleep a unikátních 35 μA v XLP Rx. Díky tomu mohou být z baterií napájeny i routery.

Bezdrátové programování

Program do modulů TR lze zapsat i bezdrátově, metodou zvanou ICWP™ (In- Circuit Wireless Programming). Tak lze naprogramovat i více TR současně. Naprogramování všech nodů sítě během několika sekund je nejen vítaná možnost, ale během vývoje i praktická nutnost.

Typy TR

Aktuální typy TR uvedených vlastností jsou TR-52B a TR-53B s novým operačním systémem IQRF OS v3.00. Ve druhém čtvrtletí 2011 bude uveden nový TR s vyšší komunikační rychlostí, rozšířenými paměťmi, spotřebou 1 μA v režimu Sleep a s mnoha dalšími vylepšeními.

Partneři

eipc
epci
imaps
ryston-logo-RGB-web
mikrozone
mcu
projectik