- ZigBee arhitektura:
- Prenos podatkov v ZigBee
- Osnove omrežja za usmerjevalnike Xbee in koordinatorja
- Različna omrežna topologija v ZigBee
- Vdelana programska oprema Xbee
- Ukazi XBee AT:
Na splošno se veliko ljudi zmede z dvema izrazoma XBee in ZigBee, večina jih uporablja med seboj. A v resnici ni tako; ZigBee je standardni protokol za brezžično mreženje. Medtem ko je XBee izdelek, ki podpira različne brezžične komunikacijske protokole, vključno z ZigBee, Wi-Fi (modul Wi-Fly), 802.15.4, modul 868 MHz itd. Tu se osredotočamo predvsem na RF modul Xbee / Xbee-PRO ZB, ki je sestavljen iz programske opreme ZigBee.
Samo pomislite na kalkulator v računalniku, kjer se zapleteni izračuni izvajajo z uporabnikom prijaznim vmesnikom. Naloga bi bila zelo težka in dolgočasna, če bi bila na voljo le strojna oprema. Razpoložljivost programske opreme na najvišji ravni olajša postopek reševanja težav. Celoten proces je razdeljen na plasti programske opreme z dejansko strojno opremo, ki jo imenujejo višje stopnje.
Koncept plasti uporabljamo celo v vsakdanjem življenju. Na primer pošiljanje kurirja / pisma hiši vašega prijatelja in pošiljanje e-pošte z ene točke sveta na drugo. Podobno tudi večina sodobnih omrežnih protokolov uporablja koncept slojev za ločevanje različnih programskih komponent v neodvisne module, ki jih je mogoče sestaviti na različne načine. Morda si boste morda morali umazati roke, da boste bolje razumeli arhitekturo Xbee, vendar vam bomo stvari zelo poenostavili.
Začnimo z nekaterimi osnovnimi izrazi, kot so usmerjanje, izogibanje trkom in potrditev. Za razumevanje prvega izraza pojdite na njegovo ime, "route", kar pomeni sledenje ali prepoznavanje poti. V omrežju usmerjanje pomeni zagotavljanje usmerjanja podatkov od izvornega vozlišča do ciljnega vozlišča. Ko dva vozlišča v omrežju poskušata oddajati hkrati, ustvari situacijo, imenovano trk. Torej, na splošno večkratni dostop Carrier Sense z izogibanjem trkom (CSMA / CA), da bi se izognili trčenju, lahko o tej temi izveste več o CSMA. V bistvu vozlišča govorijo na enak način kot človeški pogovor; na kratko preverijo, da nihče ne govori, preden začnejo pošiljati podatke.
Kadar sprejemnik uspešno sprejme poslane podatke, ta oddajnik potrdi. Pretok podatkov ne sme preobremeniti sprejemnika. Vsak sprejemni radio ima omejeno hitrost, s katero lahko obdeluje dohodne podatke, in omejeno količino pomnilnika, v katerem lahko shrani dohodne podatke.
ZigBee arhitektura:
V skladu ZigBee so na voljo večji štirje sloji, ki so fizična plast, plast dostopa do medijev, omrežna plast in plast aplikacije.
Aplikacijska plast definira različne naslavljajoče se objekte, vključno s profili, grozdi in končnimi točkami. Na zgornji sliki lahko vidite sloje skladov ZigBee.
Omrežni sloj: dodaja usmerjevalne zmožnosti, ki omogočajo, da RF-podatkovni paketi prečkajo več naprav (več "skokov") za usmerjanje podatkov od vira do cilja (peer-to-peer).
MAC plast upravlja RF podatkovne transakcije med sosednjimi napravami (od točke do točke). MAC vključuje storitve, kot so upravljanje ponovnega poskusa prenosa in upravljanje potrditve ter tehnike izogibanja trkom.
Fizična plast: določa, kako so naprave povezane v omrežje; definira izhodno moč, število kanalov in hitrost prenosa. Večina aplikacij ZigBee deluje na frekvenčnem pasu 2,4 GHz ISM s hitrostjo prenosa podatkov 250 kbps.
Večina družin XBee ima vgrajene krmilnike pretoka, V / I, A / D in kazalnike, ki jih je mogoče konfigurirati z ustreznimi ukazi. Analogni vzorci se vrnejo kot 10-bitne vrednosti. Analogno odčitavanje je prilagojeno tako, da 0x0000 predstavlja 0V in 0x3FF = 1,2V. (Analogni vhodi na modulu ne smejo presegati 1,2 V)
Če želite pretvorbo A / D pretvoriti v mV, naredite naslednje:
AD (mV) = (A / D odčitek * 1200mV) / 1023
Prenos podatkov v ZigBee
Omrežje lahko pokličete kot kombinacijo programske in strojne opreme, ki lahko pošilja podatke z ene lokacije na drugo. Strojna oprema je odgovorna za prenos signalov z ene točke omrežja na drugo. Programska oprema je sestavljena iz nizov navodil, ki omogočajo delo, kot pričakujemo.
Na splošno je prenos podatkov s pomočjo paketov ZigBee možen na dva načina: enostransko oddajanje in oddajanje.
Oddaja:
Preprosto povedano pomeni oddajanje informacij / programov, oddanih po radiu ali televiziji. Z drugimi besedami, oddajni prenosi se pošiljajo na več ali vse naprave v omrežju. Oddajani prenosi s protokolom ZigBee se širijo v celotnem omrežju tako, da prejemajo vsa vozlišča. Da bi to dosegli, bodo koordinator in vsi usmerjevalniki, ki prejmejo oddajni prenos, paket trikrat znova poslali.
Unicast prenos:
Enostranski prenosi v ZigBee usmerjajo podatke iz ene izvorne naprave v drugo ciljno napravo. Ciljna naprava je lahko neposredna soseda izvorne naprave ali pa ima vmes več preskokov. Primer je prikazan spodaj na sliki, ki pojasnjuje mehanizem za prepoznavanje zanesljivosti dvosmerne povezave.
Osnove omrežja za usmerjevalnike Xbee in koordinatorja
Kaj potrebuješ, da prideš do prijateljeve hiše? Potrebuješ samo njegov naslov. Podobno za pošiljanje podatkov iz enega modula Xbee v drugega potrebujete njegov edinstven naslov. Tako kot pri ljudeh ima tudi Xbee več naslovov, vsak ima posebno vlogo pri povezovanju. Obstajata dve vrsti naslovov Statični naslov (64-bitni naslov) in Dinamični naslov (16-bitni naslov).
Naslovi:
64-bitni naslov je univerzalni; proizvajalec ga utrdi znotraj modula Xbee. Noben drug radio ZigBee na zemlji ne bo imel istega statičnega naslova. Na zadnji strani vsakega modula xbee lahko vidite ta naslov, kot je prikazano spodaj, predvsem pa je zgornji del naslova "0013A200" enak za vsak modul xbee.
Naprava prejme 16-bitni naslov, ki bi moral biti lokalno enoličen, ko se pridruži omrežju ZigBee. 16-bitni naslov 0x0000 je rezerviran za koordinatorja. Vse druge naprave prejmejo naključno ustvarjen naslov od usmerjevalnika ali koordinacijske naprave, ki omogoča združitev. 16-bitni naslov se lahko spremeni, če se ugotovi, da imata dve napravi enak 16-bitni naslov ali če naprava zapusti omrežje in se pozneje pridruži (lahko prejme drug naslov).
Identifikator vozlišča:
Naši možgani si vedno lažje zapomnijo nize namesto števila. Zato je vsakemu modulu Xbee v omrežju mogoče dodeliti identifikator vozlišča. Identifikator vozlišča je niz znakov, tj. Nizov, ki so lahko bolj prijazen način naslavljanja vozlišča v omrežju.
Osebna omrežja:
Omrežja, ki so jih razvili ti moduli Xbee, se imenujejo osebna omrežja ali PAN. Vsako omrežje je definirano z edinstvenim identifikatorjem PAN (PAN ID). Ta identifikator je pogost med vsemi napravami istega omrežja. ZigBee podpira 64-bitni in 16-bitni PAN ID. Oba naslova PAN se uporabljata za enolično identifikacijo omrežja. Naprave v istem omrežju ZigBee morajo imeti iste 64-bitne in 16-bitne ID-je PAN. Če več omrežij ZigBee deluje v dosegu drug drugega, mora imeti vsako enolične ID-je PAN.
16-bitni PAN ID se uporablja za naslavljanje sloja MAC pri vseh prenosih RF-podatkov med napravami v omrežju. Toda zaradi omejenega naslovnega prostora 16-bitnega PAN ID-ja (65.535 možnosti) obstaja verjetnost, da ima lahko več omrežij ZigBee (v dosegu drug drugega) isti 16-bitni PAN ID. Za razrešitev teh sporov je ZigBee Alliance ustvaril 64-bitni ID PAN. ZigBee opredeljuje tri različne vrste naprav: koordinator, usmerjevalnik in končno napravo.
Za zaračunavanje nastavitve omrežja je v vsakem omrežju vedno potreben en koordinator. Torej, nikoli ne more spati. Odgovorna je tudi za izbiro kanala in ID-ja PAN (tako 64-bitnega kot 16-bitnega) za zagon omrežja. Usmerjevalnikom in končnim napravam lahko omogoči, da se pridružijo omrežju. Pomaga pri usmerjanju podatkov v omrežju.
V omrežju je lahko več usmerjevalnikov. En usmerjevalnik lahko dobi signale od drugih usmerjevalnikov / EP-jev (končne točke). Prav tako ne more nikoli spati. Preden lahko prenaša, sprejema ali usmerja podatke, se mora pridružiti Zigbee PAN. Po pridružitvi lahko omogoči usmerjevalnikom in končnim napravam, da se pridružijo omrežju. Po pridružitvi lahko pomaga tudi pri usmerjanju podatkov. Lahko medpomni RF-podatkovne pakete za spalne naprave.
Končnih točk je lahko tudi več. Za varčevanje z energijo lahko preklopi v način spanja. Preden lahko prenaša ali sprejema podatke, se mora pridružiti ZigBee PAN-u, niti ne sme dovoliti, da se naprave pridružijo omrežju. Za prenos / sprejem podatkov je odvisno od starša.
Ker lahko končna naprava preklopi v način spanja, mora nadrejena naprava medpomniti ali hraniti dohodne podatkovne pakete, dokler se končna naprava ne zbudi in ne sprejme podatkovnih paketov.
Različna omrežna topologija v ZigBee
Topologija omrežja se nanaša na način načrtovanja omrežja. Tu je topologija geometrijska predstavitev razmerja med vsemi povezavami in povezovalnimi napravami (koordinator, usmerjevalnik in končne naprave) med seboj.
Tu imamo štiri osnovne topološke mreže, zvezdo, hibrid in drevo.
V omrežni topologiji je vsako vozlišče povezano med seboj, vozlišče pričakuje končno napravo, ker končne naprave ne morejo neposredno komunicirati. Če želite omogočiti preprosto komunikacijo med dvema radijskima postajama ZB, boste morali enega konfigurirati z vdelano programsko opremo koordinatorja in enega z vdelano programsko opremo usmerjevalnika ali končne točke. Glavna prednost mreže Mesh je, da če katera od povezav postane neuporabna, ne onesposobi celotnega sistema.
V topologiji zvezd ima vsaka naprava namensko povezavo od točke do točke s centralnim krmilnikom (koordinatorjem). Vse naprave niso neposredno povezane med seboj. Za razliko od topologije mrežnega očesa pri topologiji zvezd ena naprava ne more poslati ničesar neposredno drugi napravi. Koordinator ali zvezdišče je na voljo za izmenjavo: če ena naprava želi poslati podatke drugi, jih pošlje koordinatorju, ta pa jih nato pošlje ciljni napravi.
Hibridna omrežja so tista omrežja, ki vsebujejo dve ali več vrst komunikacijskih standardov. Tu je hibridno omrežje kombinacija zvezdnega in drevesnega omrežja, le nekaj končnih naprav je povezanih neposredno z vozliščem koordinatorja, druge končne naprave pa potrebujejo pomoč nadrejenega vozlišča za sprejem podatkov.
V drevesnem omrežju usmerjevalniki tvorijo hrbtenico in končne naprave, ki so običajno zbrane okoli vsakega usmerjevalnika. Ne razlikuje se zelo od konfiguracije mrežnega očesa, razen dejstva, da usmerjevalniki niso med seboj povezani, ta omrežja lahko vizualizirate s pomočjo zgornje slike.
Vdelana programska oprema Xbee
Programabilni modul XBee je opremljen s programskim procesorjem Free scale. Ta procesor aplikacij ima priložen zagonski nalagalnik. Ta vdelana programska oprema XBee ZV temelji na paketu Embernet 3.xx ZigBee-PRO, module XBee-Znet 2.5 pa je mogoče nadgraditi na to funkcionalnost. Vdelano programsko opremo lahko preverite z ukazom ATVR, o katerem bomo razpravljali kasneje v poglavju. Številke različice XBee bodo imele 4 pomembne številke. Številko različice je mogoče videti tudi z ukazom ATVR. Odgovor vrne 3 ali 4 številke. Vse številke so šestnajstiške in se lahko gibljejo od 0-0xF. Različica je navedena kot "ABCD". Števke ABC so glavna številka izdaje, D pa številka revizije glavne izdaje. Razprave o API-ju v 4. poglavju in ukazi AT so skoraj enaki za vdelano programsko opremo Znet 2.5 in ZB.
V telekomunikacijah je celoten ukaz Hayes jezikovno specifičen ukaz, razvit za modem Hayes Smart Modem, 1981 so bili niz kratkih besed za nadzor modema, ki je v tistih časih olajšal komunikacijo in nastavitev modema.
XBee deluje tudi v ukaznem načinu in je sprožil AT Commands, kar pomeni POZOR, te ukaze lahko pošljete XBee prek terminalov XBee in AT konfigurirani radio XBee ima dva načina komunikacije
Transparent: Radio posreduje informacije, ki jih prejme, le na oddaljeni radijski naslov, na katerega je konfiguriran. Podatke, poslane prek zaporednih vrat, XBee prejme takšne, kot so.
Ukaz: Ta način se uporablja za pogovor z radiem in konfiguriranje nekaterih vnaprej nastavljenih načinov, v teh načinih komuniciramo z moduli in spreminjamo konfiguracijo.
Vtipkate lahko +++ in počakate eno sekundo, ne da bi pritisnili kateri koli drug gumb, sporočilo OK se mora nato prikazati kot slika terminala. V redu nam XBee pove, da je preživel v načinu COMMAND in je pripravljen na prejemanje konfiguracijskih sporočil.
Ukazi XBee AT:
AT (TEST): To je testni ukaz za preverjanje, ali se modul odziva v redu, saj odgovor to potrjuje.
ATDH: ciljni naslov visok. Če želite konfigurirati zgornjih 32 bitov 64-bitnega ciljnega naslova, vam DL in DH skupaj data 64-bitni ciljni naslov.
ATDL: ciljni naslov nizek. To še enkrat za konfiguriranje spodnjih 32 bitov 64-bitnega ciljnega naslova.
ATID: Ta ukaz spremeni ID PAN (PersThe ID je 4 bajti šestnajstiške vrednosti in se lahko giblje od 0000 do FFFF
ATWR: Piši. Vrednosti parametrov zapišite v nehlapni pomnilnik, tako da bodo spremembe parametrov vztrajale pri nadaljnjih ponastavitvah.
Opomba: Ko je WR izdan, v modul ne sme biti poslanih dodatnih znakov do
Po prejemu odgovora "OK \ r".
ATRE (Restore Defaults): Obnovi tovarniške nastavitve modula, je zelo koristno, če se modul ne odziva.
Če želite izvedeti več o ZigBee modulih, potem je tu odličen vir Digi.