Bezdrátový přenos s IQRF: výstavba sítě

Ivona Spurná 18. 5. 2016

Jak snadné je vytvořit bezdrátovou síť pro sběr dat ze zařízení či jejich ovládání v rozsáhlé síti? Jaké postupy lze použít? Podívejme se na to společně v dalším díle o technologii IQRF.

Každé elektronické zařízení lze velmi snadno připojit k bezdrátovému transceiveru IQRF prostřednictvím standardních rozhraní typu SPI nebo UART. Taková zařízení je pak možno bezdrátově ovládat či z nich získávat data. Abychom se zařízeními mohli v síti IQRF pracovat, je třeba nejprve tuto síť zprovoznit. Připomeňme jen, že síť IQRF obsahuje jeden koordinátor a až 239 nodů. Síť IQRF má velkou výhodu ve své robustnosti díky mesh topologii, proto je potřeba při návrhu dbát na to, aby skutečně vznikala tato topologie a s výhodami bylo možno počítat.

Vývojové prostředí IQRF IDE

Na webu technologie IQRF je k dispozici aplikace IQRF IDE, kterou budete potřebovat pro nejen první pokusy s touto technologií.

Velmi snadno provedete výstavbu sítě IQRF – spárujete nody s koordinátorem, dále provedete prozkoumání sítě, nahrajete konfiguraci, případně další plug-in soubory či zkompilované soubory pro přizpůsobení chování transceiverů, a mnoho dalšího.

Ve vizuálně názorném prostředí si snadno prohlédnete, jaká topologie vznikla a do jakých zón se jednotlivé Nody díky svému umístění v aktuálním prostředí dostaly. Pro prvotní testy můžete využít i možnosti zasílat základní příkazy na jednotlivá zařízení pomocí kontextových nabídek.

IQRF IDE

Vývojové nástroje

Pokud se se sítí IQRF zabýváte poprvé a chcete pochopit, jak taková výstavba sítě probíhá, máte možnost využít vývojové nástroje, které prvotní připojení a konfiguraci zjednoduší. K celé technologii existuje podrobná dokumentace a postupy nejen pro začátečníky.

Zařízení CK-USB-04 je tzv. programátor, který se pomocí USB kabelu připojuje k počítači, a jeho prostřednictvím se do vloženého transceiveru nahrávají soubory a konfigurace.

Do tohoto zařízení vložíte libovolný transceiver, a upravíte jeho konfiguraci tak, aby vyhovovala potřebám aplikace. Zejména jde o nastavení komunikačního kanálu či povolení zvolených periferií. Všem transceiverům v síti nastavte stejný komunikační kanál.

Dále do transceiveru nahrajte hardwarový profil (HWP) – doporučuji zejména pro začátek pracovat s připravenými HWP pro Koordinátor či Nod. Touto volbou velmi snadno zajistíte, aby se transceiver choval jako Nod nebo jako Koordinátor. Všechny potřebné soubory včetně HWP najdete ve Startup Package dostupném na webu technologie spolu s vývojovou aplikací IQRF IDE.

Konfigurace

Potřebné plug-in soubory vložíte například pomocí kontextové nabídky v okně projektu.

Přidání plug-in souborů

Zařízení DK-EVAL-04A slouží pro umístění transceiveru IQRF do SIM konektoru a jeho napájení. Následně jej umístíte ve své síti na cílové místo a můžete začít testovat či vyvíjet svou aplikaci. Toto zařízení obsahuje LiPol akumulátor. Lze jej velmi snadno řetězit s dalšími vývojovými prvky, jako jsou DDC-RE-01 (rozšiřující relé kit), DDC-SE-01 (rozšiřující senzorický kit) či DDC-IO-01 (rozšiřující I/O kit obsahující tlačítka a LED).

Na webu technologie se můžete podívat na názorná videa pojednávající o tom, jak s vývojovými nástroji pracovat, jak nahrát soubory do transceiverů, případně jak upravit uživatelské programy v transceiverech.

Bonding – párování Nodů a Koordinátoru

Vytvořit síť IQRF lze vícero způsoby, od automatických až po ruční. Toto párování, bonding, se zejména pro úvodní testy provádí ručně ve vývojových nástrojích. Po úspěšné úvodní fázi vývoje aplikace vývojáři přecházejí do fáze, kdy se vše obvykle automatizuje a uvádí do své finální podoby včetně umístění transceiveru v elektronickém zařízení.

Příkaz pro spárování je možno spustit na koordinátoru softwarově – v prostředí IQRF IDE zmáčknutím tlačítka Bond Node.

Bond Node pomocí IQMESH Network Manager

Následně na vývojovém nástroji DK-EVAL-04A, ve kterém je umístěn Nod, je třeba v časovém intervalu (10 s) stisknout uživatelské tlačítko (vzdálenější od SIM konektoru), čímž dojde ke spárování.

Tlačítka na DK-EVAL nástroji

Tuto proceduru provedete na všech nodech. Tím nody získají logickou adresu potřebnou pro práci v síti. Síť je po tomto procesu v základu postavena a nody jsou připraveny přijímat povely od koordinátoru.

Pozn: Proces párování lze provádět i jinými způsoby, v případě potřeby například automaticky softwarově.

Discovery – prozkoumání sítě

Aby síť správně fungovala, je potřeba projít i další fází – prozkoumání sítě.

Ta probíhá následovně: Nody v DK-EVAL-04A rozmístíte na cílová stanoviště (přičemž každý z nodů by měl být optimálně v rádiovém dosahu alespoň tří sousedních nodů, aby bylo možno počítat s výhodami mesh sítě) a následně spustíte na koordinátoru příkaz pro průzkum sítě. Koordinátor je připojen k počítači pomocí programátoru CK-USB-04.

Při využití vývojového prostředí IQRF IDE se proces průzkumu sítě zahájí zmáčknutím tlačítka Discovery se zvoleným vysílacím výkonem (TX power).

Discovery proces

TX power můžete nastavit i nižší než je maximální (7). Naopak je prospěšné mít úspěšně prozkoumanou síť s nižším výkonem a následně v běžném provozu používat výkon vyšší. Pak se i při zhoršených přenosových podmínkách daří přenášet data spolehlivě.

Během této procedury se zkoumá, jaká fyzická topologie je postavena, které nody slyší koordinátor napřímo, a které data přijímají zprostředkovaně přes jiné nody. Nodům je během tohoto procesu přiřazeno VRN (Virtual Routing Number), které vyjadřuje jeho fyzické umístění v síti. Nody, které jsou blíže ke Koordinátoru, získají nižší VRN, vzdálenější pak vyšší. Tato čísla určují, kdy jednotlivé Nody vysílaný signál opakují.

Jakmile je síť prozkoumána, je připravena na optimální distribuci dat.

Ukázka zapojení při konfiguraci sítě

Odpojení nodu od koordinátoru

V případě, že je zařízení spárováno s koordinátorem, který již není k dispozici a je potřeba jej spárovat s novým koordinátorem, je potřeba provést proces odpojení od původního koordinátoru.

Odpojení nodu a koordinátoru lze provést nezávisle. Na koordinátoru (který je připojen k počítači pomocí programátoru CK-USB) se provede v prostředí IQRF IDE odpojení zmáčknutím tlačítka Clear All Bonds, čímž se smažou párovací informace z příslušné části paměti koordinátoru.

Clear all bonds – na koordinátoru

Na Nodech (které jsou během vývoje síťové aplikace napájeny pomocí vývojového nástroje DK-EVAL) se provede odpojení následovně: stisknou se a drží obě tlačítka současně (tlačítko Reset a uživatelské tlačítko), následně se uvolní tlačítko Reset (blíže k transceiveru), po zhasnutí zelené LED na transceiveru se uvolní i druhé – uživatelské tlačítko (dále od transceiveru). Červená LED na nodu začne opakovaně blikat, což znamená, že párovací informace byly z příslušné části paměti nodu smazány a je možno jej spárovat s novým koordinátorem.

Připojení do počítačové sítě

Zařízení v síti IQRF komunikují s počítačovou sítí prostřednictvím brány. Na bráně dochází k překladu komunikace mezi sítí IQRF a počítačovou sítí, a naopak. Můžete se setkat s bránou ethernetovou, GSM, USB či WiFi. Bránu lze vytvořit také vhodným naprogramováním oblíbených vývojových desek typu Arduino, Raspberry PI či ChipKIT. Brány tohoto typu včetně ethernetové a GSM gateway jsou již vyvinuty a k dispozici.

widgety

Brána obvykle plní roli koordinátoru sítě IQRF. Příslušný transceiver je připojen k bráně, na které může běžet řídicí aplikace pro ovládání sítě. Je zde obvykle nakonfigurována adresa cloudu (např. IQRF Cloud), do nějž jsou data přes bránu zasílána. Ta jsou zde ukládána, lze k nim přistupovat prostřednictvím aplikací či webového rozhraní. Hodnoty lze analyzovat a zpět do sítě IQRF zasílat příkazy pro řízení jednotlivých zařízení v síti.

Připojení sítě IQRF do počítačové sítě

V příštím díle se podíváme blíže na zasílání příkazů na jednotlivé prvky v síti a na sběr dat z těchto zařízení.

Našli jste v článku chybu?
Lupa.cz: Patička e-mailu závazná jako vlastnoruční podpis?

Patička e-mailu závazná jako vlastnoruční podpis?

Vitalia.cz: Voda z Vltavy před a po úpravě na pitnou

Voda z Vltavy před a po úpravě na pitnou

Lupa.cz: Jak levné procesory změnily svět?

Jak levné procesory změnily svět?

Měšec.cz: TEST: Vyzkoušeli jsme pražské taxikáře

TEST: Vyzkoušeli jsme pražské taxikáře

Podnikatel.cz: Insolvence LevneElektro.cz? Začíná boj o peníze

Insolvence LevneElektro.cz? Začíná boj o peníze

Podnikatel.cz: Kalousek chce odklad EET. Předvolební tah?

Kalousek chce odklad EET. Předvolební tah?

Vitalia.cz: Inspekce našla nelegální sklad v SAPĚ. Zase

Inspekce našla nelegální sklad v SAPĚ. Zase

120na80.cz: Co je padesátkrát sladší než cukr?

Co je padesátkrát sladší než cukr?

Podnikatel.cz: Chystá se smršť legislativních novinek

Chystá se smršť legislativních novinek

Podnikatel.cz: Znáte už 5 novinek k #EET

Znáte už 5 novinek k #EET

Lupa.cz: Hackeři mají data z půlmiliardy účtů Yahoo

Hackeři mají data z půlmiliardy účtů Yahoo

DigiZone.cz: Wimbledon na Nova Sport až do 2019

Wimbledon na Nova Sport až do 2019

DigiZone.cz: Test: brýle pro virtuální realitu Exos Urban

Test: brýle pro virtuální realitu Exos Urban

Vitalia.cz: 5 důvodů, proč jet na výlov rybníka

5 důvodů, proč jet na výlov rybníka

DigiZone.cz: Světový pohár v přímém přenosu na ČT

Světový pohár v přímém přenosu na ČT

Vitalia.cz: Jak Ondra o astma přišel

Jak Ondra o astma přišel

Vitalia.cz: Tohle jsou nejlepší česká piva podle odborníků

Tohle jsou nejlepší česká piva podle odborníků

DigiZone.cz: Mordparta: trochu podchlazený 87. revír

Mordparta: trochu podchlazený 87. revír

Podnikatel.cz: Byla finanční manažerka, teď cvičí jógu

Byla finanční manažerka, teď cvičí jógu

Vitalia.cz: Muž, který miluje příliš. Ženám neimponuje

Muž, který miluje příliš. Ženám neimponuje