Аппаратная реализация элемента сети

В качестве аппаратной реализации элемента сети, рассмотрим связку микроконтроллера AVR ATmega32 фирмы Atmel и трансивера СС2500 фирмы Chipcon, структурная схема которой изображена на рисунке 4. Данные интегральные схемы достаточно распространены и имеют низкую стоимость, что позволяет использовать их в недорогих встраиваемых системах. [8]

Рисунок 4 - Структурная схема элемента сети

Контроллеры AVR построены по скалярной RISC архитектуре, что обеспечивает производительность примерно 20MIPS на частоте 20MHz. Данной вычислительной мощности должно быть достаточно для организации координаторов и маршрутизаторов. Развитая периферия Atmel AVR (ШИМ, UART, АЦП) будет использована для подключения элементов управления и датчиков на конечных устройствах, а наличие функций энергосбережения позволит использовать контроллер в энергонезависимых модулях. Таким образом, использование внешнего контроллера позволяет реализовать все элементы гетерогенной сети ZigBee используя одну и ту же аппаратную часть, что сокращает время разработки и удешевляет конечное устройство. [10]

Микросхема Chipcon СС2500 разработана для маломощных беспроводных устройств в полосе частот на 2,4 ГГц и отличается дешевизной и технологичностью. Этот трансивер требует минимум внешних компонент, что существенно облегчает разработку. Тактируется чип кварцевым резонатором Q2 с частотой в диапазоне 26-27 MHz. Точность кварцевого резонатора имеет существенное влияние на частоту приемопередачи. Необходимо использовать прецизионные кварцевые резонаторы либо изменять частоту резонатора при помощи встроенных механизмов коррекции.

Также нужно учитывать, что СС2500 является весьма чувствительной к качеству питания, поскольку изменение напряжения питание в процессе приема или передачи приводит к уходу частоты передачи. Для стабилизации использованы микросхемы LF33 и KA7805 с конденсаторами емкостью рекомендованной производителем.

Для связи модуля с ПК используется UART контроллера, подключенный к COM-порту через микросхему MAX232. Связь контроллера с ZigBee трансивером СС2500 происходит по последовательному периферийному интерфейсу SPI, реализованному в контроллере программно. Данные между модулями ZigBee передаются пакетами по 64 байта с контролем четности.

Заключение

В работе были рассмотрены основные виды маршрутизации сетей ZigBee стандарта 802.15.4. Был проведен сравнительный анализ различных видов маршрутизации. Можно сделать вывод, что для различных условий приемлемы различные виды маршрутизации, но самым оптимальным видом организации маршрутизации является ячеистая сеть. Она устойчива к повреждениям устройств и разрыву связей, является оптимальной по быстродействию, а также не налагает особых ограничений на используемое аппаратное обеспечение. Алгоритм маршрутизации, использованный для организации данной сети, должен быть дополнительно исследован и улучшен.

Список литературы

1. Материалы альянса ZigBee / Интернет ресурс. — Режим доступа: www.zigbee.org

2. Patrick Kinney. ZigBee Technology: Wireless Control that Simply Works / Kinney Consulting LLC, Chair of IEEE 802.15.4 Task Group, 2003 / Интернет ресурс. — Режим доступа: http://intranet.daiict.ac.in/~ranjan/sn/papers/Zigbee.pdf

3. F. L. Lewis. Wireless Sensor Networks / Automation and Robotics Research Institute, The University of Texas at Arlington / Интернет ресурс. — Режим доступа: http://arri.uta.edu/acs/networks/WirelessSensorNetChap04.pdf

4. Kemal Akkaya and Mohamed Younis. A Survey on Routing Protocols for Wireless Sensor Networks / Department of Computer Science and Electrical Engineering, University of Maryland, Baltimore County / Интернет ресурс. — Режим доступа: http://www.cs.umbc.edu/~kemal1/mypapers/Akkaya_Younis_JoAdHocRevised.pdf

5. Curt Schurgers,Mani B. Srivastava. Energy Efficient Routing in Wireless Sensor Networks / Networked & Embedded Systems Lab (NESL), University of California at Los Angeles / Интернет ресурс. — Режим доступа: http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.11.4476

6. Ian D. Chakeres, Elizabeth M. Belding-Royer. AODV Routing Protocol Implementation Design / Dept. of Electrical & Computer Engineering, University of California, Santa Barbara / Интернет ресурс. — Режим доступа: http://moment.cs.ucsb.edu/pub/wwan_chakeres_i.pdf

7. Drew Gislason. ZigBee Wireless Networking. — Newnes, 2008

8. Shahin Farahani. ZigBee Wireless Networks and Transceivers. — Newnes, 2008

9. Панфилов Д., Соколов М. Введение в беспроводную технологию ZigBee стандарта 802.15.4
Электронные компоненты. — Киев, 2004. — №12(73). — С.73-79

10. Шатунов М. Штрапенин Г. Интеграция технологии ZigBee в электронные устройства:
Компоненты и технологии. — Минск, 2005. — №10(130). — С.130-134

Дата добавления: 2015-08-18