Zechariah

New Member
Tải Tìm hiểu về công nghệ Zigbee IEEE 802.15.4

Download miễn phí Tìm hiểu về công nghệ Zigbee IEEE 802.15.4


MỤC LỤC
Lời nói đầu .2
PHẦN A: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 8
1. Đặt vấn đề 8
2. Nhiệm vụ luận văn 8
3. Bố cục luận văn .8
PHẦN B: LÝ THUYẾT 10
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG WPAN 10
1.1 Khái niệm mạng WPAN (Wireless Personal Area Network) 10
1.2 Sự phát triển của mạng WPAN .10
1.3 Phân loại các chuẩn mạng WPAN 11
1.4 Khái quát về ZigBee/ IEEE 802.15.4 .11
1.4.1 Khái niệm 11
1.4.2 Đặc điểm 12
1.4.3 Ưu điểm của ZigBee/IEEE802.15.4 với Bluetooth/IEEE802.15.1 .13
1.5 Mạng ZigBee/ IEEE 802.15.4 LR-WPAN 14
1.5.1 Thành phần của mạng LR-WPAN 14
1.5.2 Kiến trúc liên kết mạng .14
1.5.2.1 Cấu trúc liên kết mạng hình sao (Star) 15
1.5.2.2 Cấu trúc liên kết mạng mắt lưới (mesh) 16
1.5.2.3 Cấu trúc liên kết mạng hình cây (cluster-tree) 16
CHƯƠNG II: CHUẨN ZigBee/IEEE 802.15.4 .18
2.1 Mô hình giao thức của ZigBee/IEEE802.15.4 18 - 3 -
Zigbee IEEE 802.15.4 GVHD:Ths. Lê Mạnh Hải
2.2 Tầng vật lý ZigBee/IEEE 802.15.4 18
2.2.1 Mô hình điều chế tín hiệu của tầng vật lý 20
2.2.1.1 Điều chế tín hiệu của tầng PHY tại dải số 2.4 GHz 20
2.2.1.1.1 Sơ đồ điều chế .20
2.2.1.1.2 Bộ chuyển bit thành ký tự .21
2.2.1.1.3 Bộ chuyển ký tự thành chip 21
2.2.1.2 Điều chế tín hiệu của tầng PHY tại dải tần 868/915MHz .22
2.2.1.2.1 Sơ đồ điều chế .23
2.2.1.2.2 Bộ mã hóa vi phân 23
2.2.1.2.3 Bộ ánh xạ bit thành chip 23
2.2.2 Các thông số kỹ thuật trọng tầng vật lý của IEEE 802.15.4 .24
2.2.2.1 Chỉ số ED (energy detection) 24
2.2.2.2 Chỉ số chất lượng đường truyền (LQI) .24
2.2.2.3 Chỉ số đánh giá kênh truyền (CCA) 25
2.2.3 Định dạng khung tin PPDU .25
2.3 Tầng điều khiển dữ liệu ZigBee/IEEE 802.15.4 MAC 26
2.3.1 Cấu trúc siêu khung 26
2.3.1.1 Khung CAP .27
2.3.1.2 Khung CFP 28
2.3.1.3 Khoảng cách giữa hai khung (IFS) .28
2.3.2 Thuật toán tránh xung đột đa truy cập sử dụng cảm biến sóng mang CSMA-CA .29
2.3.3 Các mô hình truyền dữ liệu 32
2.3.4 Phát thông tin báo hiệu beacon 35 - 4 -
Zigbee IEEE 802.15.4 GVHD:Ths. Lê Mạnh Hải
2.3.5 Quản lý và phân phối khe thời gian đảm bảo GTS .35
2.3.6 Định dạng khung tin MAC .37
2.4 Tầng mạng của ZigBee/IEEE802.15.4 38
2.4.1 Dịch vụ mạng 38
2.4.2 Dịch vụ bảo mật 39
2.5 Tầng ứng dụng của ZigBee/IEEE 802.15.4 41
CHƯƠNG III: CÁC THUẬT TOÁN ĐỊNH TUYẾN CỦA ZigBee/IEEE 802.15.4 .42
3.1 Thuật toán định tuyến theo yêu cầu AODV (Ad hoc On Demand Distance Vector) 42
3.2 Thuật toán hình cây 45
3.2.1 Thuật tóan hình cây đơn nhánh 45
3.2.2 Thuật toán hình cây đa nhánh .49
PHẦN C: ỨNG DỤNG KẾT NỐI THIẾT BỊ PICDEM Z .55
CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ BỘ TRÌNH DIỄN PICDEM Z 55
1.1 Giới thiệu .55
1.2 Ứng dụng .55
1.3 Thành phần của bộ trình diễn Picdem Z .56
1.4 Tổng quan về bộ trình diễn Picdem Z 56
1.5 Board mạch chủ Picdem Z .57
1.6 Card RF Picdem Z 59
1.7 Đĩa phần mềm Picdem Z 60
CHƯƠNG II: CÀI ĐẶT BỘ TRÌNH DIỄN PICDEM Z 61
2.1 Giới thiệu .61 - 5 -
Zigbee IEEE 802.15.4 GVHD:Ths. Lê Mạnh Hải
2.2 Yêu cầu của máy


Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí

Tóm tắt nội dung tài liệu:

mạch có thể
bị thay đổi bởi 1 cấu hình số hiệu khác hay bằng cách sửa đổi vi chương trình.
1.6 Card RF Picdem Z
Board mạch chủ PICDEM Z được thiết kế để hổ trợ những card RF dùng những bộ
thu phát RF từ các nhà cung cấp khác nhau. Microchip lập kế hoạch thêm vào sự hỗ
trợ cho các bộ thu phát RF mới. Vui lòng truy cập trang web Microchip để biết thêm
danh sách đã hỗ trợ những bộ thu phát RF.
- - 59
Zigbee IEEE 802.15.4 GVHD:Ths. Lê Mạnh Hải
Xem phụ lục B. “PICDEM Z 2.4 GHz RF Card” cho thông tin những card RF được
cung cấp trong bộ trình diễn PICDEM Z của bạn.
1.7 Đĩa phần mềm Picdem Z
CD cung cấp mã nguồn đầy đủ cho Microchip Stack theo giao thức ZigBee. Nó
cũng bao gồm 2 ứng dụng cơ sở demo cho Microchip Stack. Bạn cũng có thể tải về
phiên bản mới nhất cho Microchip Stack tại trang web Microchip.
- - 60
Zigbee IEEE 802.15.4 GVHD:Ths. Lê Mạnh Hải
CHƯƠNG II: CÀI ĐẶT BỘ TRÌNH DIỄN PICDEM Z
2.1 Giới thiệu
Những chủ đề được đề cập trong chương này gồm:
• Những yêu cầu của máy chủ.
• Việc sử dụng những board mạch PICDEM Z lần đầu.
• Việc thực thi ứng dụng demo được lập trình sẵn.
2.2 Yêu cầu của máy chủ
Những ứng dụng demo được lập trình sẵn thì không yêu cầu máy chủ để quan sát
chức năng. Tuy nhiên , một máy chủ được yêu cầu nếu muốn thay đổi cấu hình ứng
dụng demo mặc định
Để thay đổi cấu hình ứng dụng demo, cần có một hệ thống nó gồm những yêu
cầu phần cứng và phần mềm sau đây:
• Bất kì hệ thống máy tính có sẵng một tiêu chuẩn cổng nối tiếp (DB9)
• Bất kì hệ điều hành mà cung cấp một chuẩn chương trình đầu cuối RS-232 sử
dụng phần cứng có sẵng cổng nối tiếp.
Bộ trình diễn PICDEM Z bao gồm 1 CD nó chứa mã nguồn đầy đủ cho cả những
ứng dụng demo và cả Microchip Stack. Để thấy nội dung của CD, thay đổi những ứng
dụng demo hay phát triển ứng dụng của riêng bạn bạn phải có một hệ thống đáp ứng
được yêu cầu của hệ thống Microchip MPLAB. Hãy truy cập trang web Microchip để
cập nhật những yêu cầu hệ thống mới và download về phần mềm mới cho Microchip
MPLAB.
2.3 Lắp ráp và cài đặt
- - 61
Zigbee IEEE 802.15.4 GVHD:Ths. Lê Mạnh Hải
2.3.1 Lắp ráp các phần cho PICDEM Z
Bộ trình diễn PICDEM Z gồm có hai board mạch nút ZigBee. Mỗi nút ZigBee gồm
có một board mạch chủ và một card RF được đóng gói rời nhau. Ta phải lắp ráp từng
nút hoàn chỉnh trước khi cấp nguồn.
Hãy làm theo các bước sau đây để chuẩn bị cho mỗi nút:
• Mở hộp đựng và tháo bao đóng gói cho mỗi board mạch và đặt chúng trên một
bề mặt không dẫn điện.
• Cẩn thận cắm card RF vào chỗ kết nối J2 trên board mach chủ. Lưu ý rằng
những chỗ kết nối trên board mạch chủ và card RF đã được phân cực và sẽ
không cho phép sai khi cắm vào.
• Nếu cấp một nguồn điện DC 9V với đầu cắm là 2.5mm, board mạch sẽ bật
nguồn. Nếu không, thì cấp một cục pin vuông 9V vào chỗ cắm BT1 và đẩy
công tắc S7 lên vị trí ON. Quan sát những đèn Diode D1 và D2 đã sáng lên.
Điều này để xác thực rằng các board mạch đang hoạt động bình thường.
- - 62
Zigbee IEEE 802.15.4 GVHD:Ths. Lê Mạnh Hải
2.3.2 Cài đặt các tập tin phần mềm PICDEM Z
Bộ trình diễn PICDEM Z chứa đầy đủ mã nguồn cho Microchip Stack theo giao
thức ZigBee và những ứng dụng demo. Microchip Stack theo giao thức ZigBee có thể
được nạp miễn phí cho khách hàng Microchip. Như một phần của quá trình cài đặt,
phải chấp nhận một thỏa thuận điện tử về bản quyền phần mềm để tiếp tục việc cài đặt.
Để cài đặt các tập tin thì theo các bước sau:
• Đưa CD phần mềm PICDEM Z vào ổ đĩa CD-ROM.
- - 63
Zigbee IEEE 802.15.4 GVHD:Ths. Lê Mạnh Hải
• Sử dụng Windows Explorer để mở CD và bắt đầu quá trình cài đặt bằng cách
đúp click vào biểu tượng MpZBeev1.00.00.exe. Con số phiên bản 1.00.00 có
thể thay đổi bởi một phiên bản mới hơn.
• Thực hiện xong, xem lại thỏa thuận bản quyền phần mềm và click I accept để
chấp nhận thỏa thuận bản quyền và tiếp tục quá trình cài đặt. Nếu muốn hủy thì
click I do not accept cài đặt sẽ bị hủy.
• Sau khi hoàn tất quá trình cài đặt, một nhóm chương trình mới có tên là
“Microchip Stack for ZigBee” sẽ được tạo và tất cả những tập tin nguồn sẽ
được sao chép đến thư mục “MpZBee” tại thư mục gốc máy tính. Nhóm
chương trình này cung cấp các shortcut cho tất cả các tài liệu.
2.4 Việc thực thi ứng dụng demo được lập trình sẵn
Để mà quan sát đầy đủ các chức năng của những ứng dụng demo, thì ta phải có
một node demo Coordinator và có một nốt DemoRFD với các card RF giống nhau. Ở
phần cuối của tài liệu này, ta có thể cấu hình lại các board mạch để có thể sử dụng
nhiều hơn một nốt RFD.
Hai ứng dụng demo Coordinator và RFD được lập trình sẵn thực hiện một thường
lệ điều khiển từ xa những ứng dụng LED và công tắc. Để hiểu thêm thông tin về các
ứng dụng demo đó, hãy tham khảo đến ghi chú AN965 Microchip application,
Microchip Stack for the ZigBee™ Protocol( DS00965)
Các ứng dụng demo thì hoàn toàn độc lập và không yêu cầu một giao diện cho một
máy tính chủ. Tuy nhiên, nếu đã vào một máy tính chủ, ta có thể sử dụng nó để theo
dõi các hoạt động nhật ký lại của những ứng dụng. Một giao diện cho một máy tính
chủ thì rất có ích cho việc hiểu và sửa chữa bất kì những vấn đề cài đặt mà ta mắc
phải.
Làm như sau để thực thi một ứng dụng demo được lập trình sẵng:
• Chắc chắn rằng ta đã ráp từng node bằng cách gài card RF vào board mạch chủ.
- - 64
Zigbee IEEE 802.15.4 GVHD:Ths. Lê Mạnh Hải
• Cắt nguồn cung cấp cho cả hai board mach, nếu nó được cấp nguồn từ trước
• Tại vị trí nút Coordinator tìm kiếm nhãn “COORD…”trên bộ điều khiển.
• Không bắt buộc: kết nối nút Coordinator tới một cổng nối tiếp của máy tính
PC và bắt đầu chương trình Terminal, ví dụ hyerTerminal trong Windows XP.
Chọn cổng COM thích hợp và đặt tốc độ 19200 bps, 8-N-1, no flow control.
• Cấp nguồn cho nút Coordinator. Theo dõi cả hai đèn diode D1 và D2 sáng đồng
thời, sau đó đèn D2 sáng. Nếu kết nối được một PC, quan sát chương trình
Terminal sẽ hiển thị thông điệp “ New network successfully started ”.
• Bây giờ xác định vị trí nút RFD bằng cách tìm nhãn “RFD…” trên bộ điều
khiển.
• Không bắt buộc: kết nối nút RFD tới một cổng nối tiếp của máy tính PC và bắt
đầu chương trình Terminal. Chọn cổng COM thích hợp và đặt tốc độ 19200
bps, 8-N-1, no flow control.
• Trong khi giữ nút Coordinator cho đến khi có điện, cấp nguồn cho nút RFD.
Quan sát cả hai đèn Diode D1 và D2 sáng đồng thời, sau đó đèn D2 sáng. Nếu
kết nối được đến PC, quan sát đèn D2 trong vòng 1 đến 2 giây, thì chương trình
Terminal sẽ hiển thị thông điệp “Rejoin successful”. Nếu không thấy bất kì
thông điệp nào hay thấy thông điệp “Rejoint failed”, hãy chắc chắn rằng đã có
một node Coordinator được hỗ trợ và chạy tốt; xác lập lại nút RDF và thử lại
lần nữa.
• Tại thời điểm này, các node RFD đã liên kết thành công với các node
Coordinator.
• Nhấn S2 trên node RFD và quan sát rằng D1 trên node Cordinator công tắc
on/...
 

Các chủ đề có liên quan khác

Top