AVT-5313_cz1.pdf

PROJEKTY

System sterowania

inteligentnego budynku

z interfejsem ZigBee (1)

AVT

5313

W swojej praktyce inżynierskiej

już dwukrotnie podejmowałem

wyzwanie zaprojektowania

systemu automatyzacji

różnych procesów związanych

z utrzymaniem mieszkania,

lecz za każdym razem był

on kompromisem pomiędzy

ceną a funkcjonalnością.

Głównym ograniczeniem była

jak zwykle cena dobrej klasy

modułów do bezprzewodowej

transmisji sygnałów, która

nawet w przypadku dość

nieskomplikowanych podzespołów

dochodziła do 70 złotych. Na

szczęście ten okres mamy już

za sobą i dzisiaj za cenę

około 50 złotych można kupić

zaawansowany technicznie

moduł ZigBee, który swoją

funkcjonalnością przewyższa

tradycyjny moduł RF, rzec by

można, o kilka dekad rozwoju

technologii transmisji. Czas

więc na projekt zaawansowany,

w pełni konigurowalny

i pozbawiony wielu poprzednich

ograniczeń, a dodatkowo

wyposażony w ultranowoczesny

interfejs użytkownika –

intelliDom .

Rekomendacje: urządzenie

przyda się wszystkim

domatorom-majsterkowiczom,

którzy chcą uczynić swoje

mieszkanie jeszcze bardziej

funkcjonalnym.

dla przeciętnego użytkownika. Czasy zmie-

niają się i to, co jeszcze kilka lat temu było

poza zasięgiem technicznych i inansowych

możliwości większości z nas, nadciąga dzi-

siaj ku nam wielkimi krokami. To wszystko

za sprawą inteligentnych technologii oraz

stałego, dynamicznego rozwoju mikrokon-

trolerów, czego najlepszym przykładem

może być technologia ZigBee.

nawet kilka lat), nieskomplikowaną i tanią

budową oraz ograniczonym zasięgiem (zwy-

kle rzędu kilkudziesięciu metrów). Specyika-

cja protokołu transmisji oparta na standardzie

IEEE 802.15.4 podlega ciągłemu rozwojowi,

za który jest odpowiedzialna grupa zrzesza-

jąca ponad 150 irm z całego świata, stowa-

rzyszona pod nazwą ZigBee Alliance (wśród

nich znajdują się tacy giganci, jak Intel, Phi-

lips, Motorola czy Samsung). Dla przykładu,

w tej chwili ZigBee Alliance pracuje nad

standardem, dzięki któremu bezprzewodowe

produkty ZigBee będą mogły pracować bez

baterii, pobierając energię wyłącznie z otocze-

nia (dzięki zastosowaniu specjalnego układu,

który przetworzy na prąd elektryczny wibra-

cje, ruch, światło czy fale radiowe). Bezprze-

wodowa transmisja pakietów danych, w ra-

mach specyikacji ZigBee, odbywać się może

w nielicencjonowanych pasmach 868 MHz,

915 MHz lub 2,4 GHz, przy czym komunikacja

ta charakteryzuje się niewielkimi przepływ-

nościami danych (do 250 kbps). W paśmie

2,4 GHz przewidziano 16 kanałów szerokości

5 MHz. Specyikacja ZigBee określa ponadto

w sposób szczegółowy parametry wszystkich

Podstawy ZigBee

Aby w pełni zrozumieć zasadę działania

i sposób konigurowania tego typu systemów

należy choćby pokrótce opisać technologię,

dzięki której stała się możliwa budowa tak

zaawansowanego systemu. ZigBee jest stan-

dardem bezprzewodowej transmisji danych

w sieciach PAN ( Personal Area Network ).

Transmisja może odbywać się w topologiach:

mesh, gwiazda, drzewo lub peer-to-peer. Zig-

Bee jest przeznaczone do budowy np. sieci

automatyki domowej, systemów monitoringu

i kontroli dostępu, systemów kontrolnych czy

bezprzewodowych sieci pomiarowych. Sieci

ZigBee charakteryzują się małym poborem

energii (czas pracy na zasilaniu bateryjnym

Inteligentny dom – to słowo-klucz do

niedawna kojarzyło się ze wspaniałą, uży-

teczną technologią przyszłości, niedostępną

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 10/2011

System sterowania inteligentnego budynku z interfejsem ZigBee

AVT-5313 w ofercie AVT:

AVT-5313A – płytka drukowana

Podstawowe informacje:

• Ustawienia ważniejszych FUSE BIT’ów

(sterownik główny):

CKSEL3..0: 1111

SUT1..0: 11

JTAGEN: 1

CKDIV8: 1

EESAVE: 0

• Ustawienia ważniejszych FUSE BIT’ów (moduł

pokojowy):

CKSEL3..0: 1111

SUT1..0: 11

• Napięcie zasilania modułów: 230 V AC .

• Moduł sterownika i moduły wykonawcze.

• Sterowanie maksymalnie 8 modułami

wykonawczymi za pomocą kontrolera

z wyświetlaczem TFT i panelem dotykowym.

• Nowoczesny design, sterowanie za pomocą

interfejsu dotykowego.

• Komunikacja za pomocą sieci ZigBee (moduły

Telegesis ETRX357).

za tym idzie

zmieniły swoich ro-

dziców i dzieci) oraz buforowanie

danych jest poza użytkownikiem tzn. dla

typowych aplikacji cały ten proces nie musi

być znany, wystarczy znać adres urządzenia

(sprzętowy EUI64 lub sieciowy NodeID), do

którego chcemy przesłać dane, a cała droga

transmisji (routing) i mechanizm, który na-

leży zastosować nie jest już naszym zmar-

twieniem. O to dba specyikacja stosu ZigBee

i oprogramowanie producenta konkretnego

modułu ZigBee (tzw. irmware).

Słowa wyjaśnienia wymagają jeszcze po-

jęcia „rodzic” i „dziecko” w znaczeniu specy-

ikacji ZigBee. Wyobraźmy sobie sytuację, że

włączamy zasilanie nowego modułu ZigBee

w związku, z czym nastąpi próba połączenia

go z istniejącą siecią. W takim wypadku mo-

duł ten musi połączyć się z obecnym w sieci

innym modułem ZigBee. To właśnie ten już

włączony do sieci moduł spełnia funkcje ro-

dzica dla podłączającego się modułu – łączy

go z innymi urządzeniami i przekazuje mu

adres sieciowy. W takim przypadku nowo

podłączony moduł jest właśnie dzieckiem

dla modułu, z którym się połączył. Biorąc to

pod uwagę należy przypomnieć, że:

• Koordynator może być tylko rodzicem –

jest on pierwszym urządzeniem w sieci.

• Router może być jednocześnie rodzicem

i dzieckiem dla innych modułów.

• Urządzenie końcowe może być tylko

dzieckiem.

• Koordynator i router nie mogą przejść

w tryb uśpienia, gdyż muszą spełniać

swoje zadania zarządzania siecią.

Na rysunku rysunku 1 przedstawiono

przykładowe koniguracje pracy sieci ZigBee.

Na tym etapie dysponujemy podstawo-

wą wiedzą na temat specyikacji technolo-

gii ZigBee. Pora więc na wybór konkretnego

rozwiązania sprzętowego (modułu) z długiej

listy urządzeń dostępnych na rynku.

Podstawowym założeniem przyświeca-

jącym wyborowi modułu ZigBee była chęć

posiadania urządzenia, które jest dość rozbu-

dowane pod względem sprzętowym, a zara-

zem łatwe do koniguracji i obsługi. Ideałem

Dodatkowe informacje:

• Prezentację wideo demonstrującą

funkcjonowanie systemu intelliDom można

obejrzeć na stronie internetowej http://www.

youtube.com/watch?v=lcYnrZms7l8

warstw izycznych i programowych interfej-

su danych jak również deiniuje mechanizmy

bezpieczeństwa (możliwe jest użycie 128-bi-

towego szyfrowania AES) i zarządzania siecią

minimalizując niezbędne działania po stronie

użytkownika. Nie zagłębiając się w detale

skomplikowanych mechanizmów warstwy

sprzętowej należy zauważyć, że urządzenia

ZigBee można podzielić na 3 typy:

• koordynator (ZigBee Coordinator – ZC):

w każdej sieci ZigBee może występować

tylko jeden koordynator, który służy jako

węzeł początkowy (zapoczątkowujący

tworzenie sieci), i do którego to mogą

się przyłączać pozostałe urządzenia. Ko-

ordynaor zazwyczaj pełni rolę urządze-

nia zbierającego dane i zarządzającego

utrzymaniem sieci (jego adres sieciowy

NodeID równy jest zawsze 0x0000).

• router (ZigBee Router – ZR): to urządze-

nie które zarządza przekazywaniem pa-

kietów danych pomiędzy modułami Zig-

Bee ale może też posiadać pełną funkcjo-

nalnośc urządzenia końcowego. Router

może być jednocześnie tzw. rodzicem

(dla urządzeń do niego przyłączonych)

jak i tzw. dzieckiem (dla urządzeń, do

których jest przyłączony).

• urządzenie końcowe (ZigBee End Device

– ZED): zwykle jest urządzeniem wyko-

nawczym/pomiarowym, które okresowo

odbiera lub przesyła dane do routera, do

którego jest przyłączone a resztę czasu

jest usypiane w celu zmniejszenia zuży-

cia energii. Urządzenie końcowe może

komunikować się z innymi modułami

tylko za pośrednictwem swojego rodzica.

Z punktu widzenia użytkownika najważ-

niejsze jest, iż cały skomplikowany mecha-

nizm utrzymania sieci, przekierowywania

pakietów danych, znajdowania nowych dróg

transmisji pomiędzy urządzeniami wymie-

niającymi dane (np. urządzeniami mobil-

nymi, jeśli zmieniły swoje położenie a co

Dodatkowe materiały na CD/FTP:

ftp://ep.com.pl , user: 14464 , pass: 87f371o5

• wzory płytek PCB

• karty katalogowe i noty aplikacyjne

elementów oznaczonych w Wykazie

elementów kolorem czerwonym

Projekty pokrewne na CD/FTP:

(wymienione artykuły są w całości dostępne na CD)

AVT5276 RadioTherm – Bezprzewodowy

system pomiaru i kontroli

temperatury (EP 2/2011)

byłoby aby takie urządzenie było wyposażo-

no w szereg automatycznych mechanizmów

realizowanych przez nie samodzielnie (np.

jako wynik predeiniowanych zdarzeń), co

przyczyniłoby się do uproszczenia programu

obsługi po stronie aplikacji systemu docelo-

wego lub umożliwiłoby budowę takiego sys-

temu nawet bez udziału dedykowanego mi-

krokontrolera. Oczywiście, nie bez znacze-

nia pozostawał aspekt inansowy. Po długich

poszukiwaniach i przejrzeniu tomów doku-

mentacji wybór padł na moduł ETRX357

produkowany przez irmę Telegesis (UK)

Limited ( www.telegesis.com ). Nie dość, że

spełnia wymagania z dużym zapasem, to do-

datkowo irma Telegesis dostarcza doskonałe

oprogramowanie Telegesis Terminal, wspar-

cie techniczne (w tym miejscu serdeczne

REKLAMA

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 10/2011

PROJEKTY

podziękowania dla Pana Davida Chalmersa)

i środowisko testowe.

Moduł ETRX357 charakteryzuje się na-

stępującymi, wybranymi cechami funkcjo-

nalnymi:

• wbudowany mikrokontroler sterujący

ARM Cortex-M3 ze 192 kB pamięci Flash

i 12 kB pamięci RAM (implementacja

stosu EmberZNet ZigBee stack),

• Szeroki zakres napięć zasilających (2,1

do 3,6 V),

• mały pobór prądu w trybie uśpienia (ok.

1 MA),

• może pracować jako urządzenie końco-

we, router lub koordynator,

• 24 linie I/O,

• 6-wejściowy przetwornik ADC,

• 4 wejścia przerwań zewnętrznych,

• 8 układów czasowo-licznikowych,

• 14 konigurowalnych zdarzeń sprzęto-

wych mogących generować automatycz-

ne akcje,

• zestaw 50 akcji automatycznych reali-

zowanych przez moduł samodzielnie po

wystąpieniu dedykowanego zdarzenia,

• możliwość pracy jako koncentrator danych

(funkcjonalność „sink” wprowadzona wy-

łącznie w modułach irmy Telegesis),

• wyspecjalizowana i wygodna w użyciu

lista komend sterujących AT,

• wysoka czułość toru radiowego

(–100 dBm) oraz odporność na współist-

niejące sieci WiFi i Bluetooth,

• sprzętowy mechanizm szyfrujący wyko-

rzystujący kodowanie AES-128,

• aktualizacja oprogramowania dzięki

wbudowanemu interfejsowi RS232 lub

poprzez sieć ZigBee,

• małe wymiary modułu i wygod-

ny w montażu rodzaj obudowy SMT

(25 mm×19 mm).

Te wszystkie cechy funkcjonalne spra-

wiły, że implementacja obsługi tego rodzaju

modułu jest dość łatwa, biorąc oczywiście

pod uwagę stopień skomplikowania samego

urządzenia i sprowadza się do odpowiednie-

go skonigurowania sprzętowych cech modu-

łu oraz reakcji na generowane komunikaty.

Rysunek 1. Przykładowe koniguracje pracy sieci typu ZigBee

Tabela 1. Składnia komendy A T+N

Składnia komendy

Opis

AT+N?

Zapytanie o informacje o parametry pracy modułu ZigBee

+N=<devicetype>,<channel>,<power>,<PID>,<EPID>

lub

+N=NoPAN (w przypadku niepołączonego modułu)

Odpowiedź modułu (tylko lokalnie)

a następnie OK.

Komendy tej używamy w celu weryikacji czy lokalny moduł ZigBee jest już zalogowany do sieci

jak również w celu identyikacji głównych cech sprzętowych i sieciowych tegoż modułu.

Tabela 2. Składnia ko mendy AT&F

Składnia komendy Opis

AT&F Zerowanie urządzenia do ustawień fabrycznych

Odpowiedź modułu Brak

Komendy tej używamy w celu przywrócenia wartości wszystkich rejestrów koniguracyjnych modułu

ZigBee do ich wartości domyślnych (fabrycznych). Ponadto, zastosowanie tej komendy powoduje

wylogowanie modułu z sieci ZigBee czyszcząc tablice Neighbour Table i Routing Table, w których

znajdują się informacje d otyczące koniguracji sieci.

Opis komend AT modułów ZigBee

Moduły ZigBee irmy Telegesis mogą być

obsługiwane za pomocą komend AT. Każ-

da komenda wysyłana do modułu ZigBee

za pośrednictwem interfejsu RS232 musi

zaczynać się przedrostkiem AT a kończyć

znacznikiem <CR> (Carriage Return, heksa-

decymalnie 0x0D). Każda odpowiedź modu-

łu ZigBee na przesłane dane (jeśli jest ocze-

kiwana) ma następująca składnię:

CR to znak powrotu karetki (0x0D), nato-

miast LF to znak nowej linii (0x0A). Zaleca

się, aby przed każdym, kolejnym wysłaniem

komendy sterującej odczekać na poprawne

wykonanie poprzedniej komendy sygnali-

Tabela 3. Składnia komend ATS

Składnia komendy Opis

ATSXX[b[b]]=<data>[,<password>] Zapis do rejestru koniguracyjnego lokalnego modułu ZigBee

OK(poprawnie dokonany zapis)

lub

ERROR:<errorcode> (w przypadku wystąpnienia błędu)

Komendy używamy do zapisania wartości do rejestru koniguracyjnego modułu ZigBee. Należy pa-

miętać, iż niektóre z tych rejestrów są chronione hasłem dostępu (wartość domyślna= password).

Parametr XX to numer rejestru, zaś parametr data to liczba szesnastkowa wpisywana do rejestru

XX (16- lub 32-bitowa, w zależności od specyikacji konkretnego rejestru koniguracyjnego). Ponad-

to, udostępniono możliwość zapisu (zmiany) wyłącznie wybranych bitów rejestrów koniguracyjnych,

których deskryptor określa parametr b (dla rejestrów 16-bitowych) lub bb (dla rejestrów 32-bito-

wych). Przykłady zastosowań:

ATS00=3FFC – zapis do 32-bitowego rejestru 0x00 wartości heksadecymalnej 0x3FFC

ATS0AE=1:password – ustawienie bitu nr 0x0E 16-bitowego rejestru 0x0A chronionego hasłem

dostępu

Odpowiedź modułu (tylko lokalnie)

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 10/2011

System sterowania inteligentnego budynku z interfejsem ZigBee

Tabela 6. Składnia komendy AT+UCAST

Składnia komendy

zowane ciągiem: <CR><LF>OK<CR><LF> lub <CR><LF>ER-

ROR:XX<CR><LF> (w wypadku wystąpienia błędu). Szczegółowe

opisy wybranych komend AT umieszczono w tabelach 1…9 .

Dla zrozumienia zasady działania modułów irmy Telegesis

oraz sposobu ich konigurowania, poniżej przedstawię krótką listę

najczęściej używanych rozkazów sterujących, których użyto przy

Opis

AT+UCAST:<address>

=<data>

Wysyła wiadomość (unicast) do wybranego

modułu ZigBee

SEQ:XX (potwierdzenie sekwencji nadawczej

wraz z kolejnym jej numerem)

a następnie OK

i ACK:XX lub NACK:XX (potwierdzenie odebra-

nia danych lub jego brak po stronie odbiornika

transmisji)

lub

ERROR:<errorcode> (w przypadku wystąpnienia

błędu)

Odpowiedź modułu

(lokalnie)

Tabela 4. Składnia komendy ATREMS podczas zapisu rejestru

Składnia komendy

Opis

Zapis do rejestru koniguracyjne-

go innego modułu ZigBee (zapis

zdalny)

ATREMS:<address>,XX[b[b]]=<data>

[,<password>]

UCAST:[<EUI64>,]<length>=<data>

EUI64 jest numerem nadawcy, natomiast

wartośc length określa długośc wiadomości

zapisaną hexadecymalnie. Dołączanie numeru

EUI64 do nagłówka wiadomości wychodzących

można wyłączyć poprzez ustawienie bitu nr 0

rejestru koniguracyjnego 0x10.

Komendy używana do wysłania krótkiej wiadomości do wybranego

modułu ZigBee. Numer modułu, do którego jest adresowana wiadomość

określa parametr address , który może być numerem EUI64 lub NodeID

urządzenia docelowego. Maksymalna długość wiadomości wynosi 82

bajty w wypadku podania numeru NodeID lub 74 bajty dla numeru

EUI64. Jeśli zainicjowana przez użytkownika transmisja zakończy się

powodzeniem, moduł nadawczy ZigBee poinformuje swojego hosta wy-

syłając potwierdzenie sekwencji nadawczej wraz z kolejnym jej numerem

(SEQ:XX) i notyikatorem OK. Dodatkowo, lokalny host zostanie także

poinformowany o potwierdzeniu transmisji po stronie odbiornika (adresa-

ta) przy pomocy notyikatorów ACK:XX lub NACK:XX (jeśli potwierdzenia

takie nie zostały wyłączone) przy czym wystąpienie notyikatora NACK

nie daje pewności, iż adresat wiadomości nie odebrał przesłanych da-

nych. Przykład wiadomości:

AT+UCAST:000D6F0000012345,Hello – wiadomość „Hello” wysyłana do

modułu ZigBee o numerze EUI64 równym 0x000D6F0000012345

SEQ:XX (potwierdzenie sekwencji

nadawczej wraz z kolejnym jej

numerem)

i OK

a następnie:

SWRITE:<NodeID>,<EU-

I64>,<errorcode >

NodeID i EUI64 to parametry

identyikujące moduł ZigBee,

którego rejestr poddano operacji

zapisu. Poprawny zapis potwier-

dzany jest kodem błędu równym

0 (errorcode=00)

lub

ERROR:<errorcode> (w wypadku

wystąpienia błędu)

Komendy używamy do zapisu wartości do rejestru koniguracyjnego

innego modułu ZigBee o znanym adresie. Adres modułu, którego rejestr

koniguracyjny chcemy poddać operacji zapisu określa wartość address ,

która to może być numerem EUI64 lub NodeID urządzenia docelowego.

Należy pamiętać, że niektóre z tych rejestrów są chronione hasłem do-

stępu (wartość domyślna=password). Parametr XX to numer rejestru, zaś

parametr data to liczba szesnastkowa (16- lub 32-bitowa, w zależności

od specyikacji konkretnego rejestru koniguracyjnego). Ponadto, udostęp-

niono możliwość zapisu (zmiany) wyłącznie wybranych bitów rejestrów

koniguracyjnych, których deskryptor określa parametr b (dla rejestrów

16-biotwych) lub bb (dla rejestrów 32-biotwych). Przykłady zastosowań:

ATREMS:000D6F0000012345,00=3FFC – zapis do 32-bitowego rejestru

0x00 modułu ZigBee o adresie EUI=000D6F0000012345 wartości heksa-

decymalnej 0x3FFC

ATREMS:000D6F0000012345,0AE=1:password – ustawienie bitu nr E

16-bitowego rejestru 0x0A chronionego hasłem dostępu modułu ZigBee

o adresie EUI=000D6F0000012345

Reakcja modułu po

stronie odbiorczej (ad-

resata wiadomości)

Odpowiedź modułu (tylko lokalnie)

Tabela 7. Składnia komendy AT+SCAST

Składnia komendy Opis

AT+SCAST:<data> Wysyła dane do koncentratora danych

SEQ:XX (potwierdzenie sekwencji nadawczej wraz

z kolejnym jej numerem)

a następnie OK

i ACK:XX lub NACK:XX (potwierdzenie odebrania

danych lub jego brak po stronie odbiornika

transmisji)

lub

ERROR:<errorcode> (w przypadku wystąpnienia

błędu)

Odpowiedź modułu

(lokalnie)

Tabela 5. Składnia komendy ATREMS podczas odczytu rejestru

Składnia komendy

Opis

Odczyt wartości rejestru koniguracyj-

nego innego modułu ZigBee (odczyt

zdalny)

ATREMS:<address>,XX[b[b]]?

UCAST:[<EUI64>,]<length>=<data>

EUI64 jest numerem nadawcy, natomiast parametr

length zawiera liczbę bajtów wiadomości zapisaną

szesnastkowo. Dołączanie numeru EUI64 do na-

główka wiadomości wychodzących można wyłączyć

poprzez ustawienie bitu nr 0 rejestru koniguracyj-

nego 0x10.

Koncentrator danych jest funkcjonalnością wprowadzoną przez irmę Tele-

gesis do modułów ZigBee serii ETRX2 i ETRX3. Dzięki temu moduł może

w sposób automatyczny wysyłać dane do zdeiniowanego wcześniej

koncentratora danych (modułu ZigBee pracującego jako koncentrator), bez

znajomości jego parametrów sieciowych. Funkcjonalność tę wykorzystuje

wiele automatycznych mechanizmów zintegrowanych w modułach irmy

Telegesis, takich jak: reakcje na zdarzenia zewnętrzne (zmiany stanów

portów wejściowych), zdarzenia generowane przez timery dostępne

w modułach ZigBee czy też reakcje na zdarzenia sieciowe. Maksymalna

długość wiadomości wynosi 82 bajty lub 74 bajty, gdy do nagłówka

wiadomości sieciowych dołączany jest numer EUI64 modułu nadawczego.

Jeśli zainicjowana przez użytkownika transmisja zakończy się powodze-

niem, moduł nadawczy ZigBee poinformuje swojego hosta wysyłając po-

twierdzenie sekwencji nadawczej wraz z kolejnym jej numerem (SEQ:XX)

i notyikatorem OK. Dodatkowo, lokalny host zostanie także poinformo-

wany o potwierdzeniu transmisji po stronie odbiornika (adresata) przy

pomocy notyikatorów ACK:XX lub NACK:XX (jeśli potwierdzenia takie

nie zostały wyłączone) przy czym wystąpienie notyikatora NACK nie

daje pewności, iż adresat wiadomości nie odebrał przesłanych danych.

Przykład wiadomości:

AT+SCAST:Hello world – wysłanie danych o treści „Hello world” do

koncentratora danych

SEQ:XX (potwierdzenie sekwencji

nadawczej wraz z kolejnym jej

numerem)

i OK

a następnie

SREAD:<NodeID>,<EUI64>,<Regi-

ster>, <errorcode>[=<Data>]

NodeID i EUI64 to parametry

identyikujące moduł ZigBee, którego

rejestr odczytywano. Register to

numer odczytanego rejestru a Data

to odczytana wartość. Poprawny od-

czyt potwierdzany jest kodem błędu

równym 0 (errorcode=00)

lub

ERROR:<errorcode> (w przypadku

wystąpnienia błędu)

Komendy używamy do odczytu wartości do rejestru koniguracyjnego

innego modułu ZigBee o znanym adresie. Do tego celu moduł nadawczy

używa polecenia unicast. Pozostałe parametry jak dla operacji zapisu.

Przykłady zastosowań:

ATREMS:000D6F00000AAC93,00? – zapytanie o wartość 32-bitowego

rejestru 0x00 modułu ZigBee o adresie EUI=000D6F00000AAC93

ATREMS:000D6F00000AAC93,0AE? – zapytanie o wartość bitu nr 0x0E

16-bitowego rejestru 0x0A modułu ZigBee o adresie EUI=000D-

6F00000AAC93

ATREMS:000D6F00000AAC93,1812? – zapytanie o wartość bitu nr 0x12

32-bitowego rejestru 0x18 modułu ZigBee o adresie EUI=000D6F00000A-

AC93

Reakcja koncentrato-

ra danych

Odpowiedź modułu (tylko lokalnie)

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 10/2011

PROJEKTY

implementacji obsługi technologii ZigBee

w urządzeniu intelliDom. Należy podkre-

ślić, iż jest to jedynie próbka możliwości

modułów ZigBee irmy Telegesis, ponieważ

pełna dokumentacja, chociażby listy ob-

sługiwanych rozkazów sterujących, zawie-

ra niemalże 100 stron. Dla poprawnienia

czytelności opisu w specyikacji składni

wszystkich rozkazów pominięte zostały no-

tyikatory <CR> i <LF>.

Znaczenia użytych skrótów:

<PID> 16-bitowy PAN ID (identyikator

sieci ustalany przez koordynatora) zapisany

heksadecymalnie (0000… FFFF)

<EPID> 64-bitowy extended PAN ID

(identyikator sieci) zapisany heksadecymal-

nie wykorzystywany w przypadku współist-

nienia sieci o takim samym numerze PAN ID

<NodeID> 16-bitowy unikalny adres

sieciowy modułu ZigBee nadawany przez

koordynatora (czasami nazwany „krótkim

adresem sieciowym”). Adres ten jednoznacz-

nie identyikuje każdy moduł ZigBee, przy

czym należy mieć na uwadze, iż jest on

nadawany dynamicznie w czasie logowania

urządzenia do sieci w związku, z czym może

się zmienić np. podczas kolejnego logowa-

nia. Użycie tego adresu zapewnia skrócenie

pakietów danych transmitowanych przez

sieć ZigBee.

Tabela 8. Składn ia komendy AT+EN

Składnia komendy Opis

AT+EN

Utworzenie nowej sieci ZigBee

JPAN:<channel>,<PID>,<EPID>

a następnie OK

lub

ERROR:<errorcode> (w przypadku wystąpnienia błędu)

Komendy używamy do ustanowienia nowej sieci ZigBee dla modułów, które nie są elementami

jakiejkolwiek istniejącej sieci. Czas jej wykonania może wynosić nawet 16 s. Moduł, który odebrał

tego polecenie przeprowadza analizę możliwości utworzenia sieci ZigBee (skanuje wszystkie kanały

transmisji, poza wykluczonymi wartością rejestru 0x00), wybiera przypadkowy, nieużywany przez

inną sieć numer PID i EPID (chyba, że określono inaczej ustawieniami rejestrów 0x02 i 0x03)

i automatycznie staje się koordynatorem sieci oraz jej centrum uwierzytelniającym dla kolejnych

elementów tej sieci.

Odpowiedź modułu

(tylko lokalnie)

Tabela 9. Składnia komendy AT+JN

Składnia komendy Opis

AT+JN

Zalogowanie (dołączenie) do sieci ZigBee

JPAN:<channel>,<PID>,<EPID>

a następnie OK

lub

ERROR:<errorcode> (w przypadku wystąpnienia błędu)

Odpowiedź modułu

(lokalnie)

Zgłoszenie modułu po

stronie koordynatora NEWNODE:<node EUI64>,<NodeID>,<parent EUI64>

Komendy używamy do zalogowania modułu do istniejącej sieci ZigBee dla modułów, które nie są

elementami jakiejkolwiek istniejącej sieci. Czas jej wykonania może wynosić do 4 s. Moduł, który

odebrał to polecenie skanuje wszystkie kanały transmisji (poza wykluczonymi wartością rejestru

0x00) w poszukiwaniu sieci ZigBee, która zezwoli na przyłączenie. W wypadku, gdy wartości

rejestrów 0x02 (PID) i 0x03 (EPID) są różne od 0 (wartość domyślna) moduł ZigBee zaloguje się

wyłącznie do sieci o podanych wartościach PID i/lub EPID. Opcjonalne komunikaty wysyłane przez

moduł ZigBee do hosta a związane z procesem logowania do sieci to:

LeftPAN – moduł ZigBee opuścił sieć, do której był wcześniej zalogowany (efekt zamierzonego

wylogowania modułu z sieci jako reakcji na wysłane polecenie),

LostPAN – moduł ZigBee typu End Device stracił kontakt ze swoim „rodzicem” (innym modułem

ZigBee (routerem), który pośredniczył w komunikacji z koordynatorem).

Tabela 10. Struktura rejestru pod adresem 0x0A (mechanizmy logowania i uwierzytelniania)

Rejestr

0x0A Zapis

Wartośc nieulotna

Opis

Podstawowe funkcje s ieciowe i zabezpieczeń

Wartość

domyślna

0000 (16-bitowa zapisana heksadecymalnie)

Wartość

ustawiana

0114

Składnia

komendy

koniguru-

jącej

Lokalnie: ATS0A=0114:<password>

Zdalnie: ATREMS:<address>,0A=0114:<password>

Wartość ta znajduje zastosowanie podczas procesu ustanawiania nowej sieci ZigBee jak i w trakcie procesu logowania do sieci, gdyż

ustanawia podstawowe mechanizmy sieciowe dotyczące procesów logowania i uwierzytelniania jak również ustanawia typ urządzenia

ZigBee (domyślnie: router). Ustawiane są następujące bity:

- Bit 2: wysyła klucz sieciowy zakodowany z użyciem klucza uwierzytelniającego przy powtórnym logowaniu

- Bit 4: wysyła klucz sieciowy zakodowany z użyciem klucza uwierzytelniającego przy logowaniu do sieci

- Bit 8: wymusza użycie predeiniowanego (rejestr 0x09) klucza uwierzytelniającego zamiast klucza przypadkowego

Domyślnie, w trakcie procesu logowania do sieci, koordynator wysyła niezakodowany klucz sieciowy do każdego urządzenia próbującego

zalogować się do sieci a następnie wysyła zakodowany, przypadkowy klucz uwierzytelniający. Taki mechanizm nie zapewnia bezpieczeństwa

naszej sieci i powoduje, iż dowolny, inny moduł ZigBee zostanie zalogowany do sieci w sposób automatyczny. Powyższe, zmienione usta-

wienia domyślne powodują natomiast, iż do naszej sieci ZigBee nie będą już mogły zalogować się w sposób automatyczny żadne, inne

moduły Z i gBee, któryc h ustawienia klucza uwierzytelniającego są inne aniżeli te wpisane do rejestru 0x09.

Zastosowa-

nie

Tabela 11. Struktura rejestru pod adresem 0x09 (ustanawianie nowej sieci)

Rejestr 0x09

<EUI64> 64-bitowy, niepowtarzalny ad-

res modułu ZigBee zapisany heksadecymalnie

(wg. specyikacji IEEE 802.15.4). Adres ten jest

przypisany każdemu modułowi ZigBee na eta-

pie produkcji i nie może być zmieniony przez

użytkownika (możliwa jest wyłącznie operacja

odczytu odpowiedniego rejestru, gdzie prze-

chowywany jest wspomniany adres).

<channel> numer kanału zapisany

dziesięnie (11…26)

<devicetype> typ modułu ZigBee:

– COO : koordynator,

– FFD : router,

– ZED : urządzenie końcowe (End Device)

Zapis

Wartośc nieulotna

128-bitowa wartość klucza uwierzytelniającego dla centrum uwierzytelniającego (koordy-

natora sieci) zapisana heks adecymalnie

Opis

Wartość

domyślna 00000000000000000000000000000000

Wartość

ustawia-

Zależna od aplikacji intelliDom (niejawna)

Składnia

komendy

konigu-

rującej

Lokalnie: ATS09=<key>:<password>

Zdalnie: ATREMS:<address>,09=<key>:<password>

Wartość ta znajduje zastosowanie podczas procesu ustanawiania nowej sieci ZigBee jak

i w trakcie procesu logowania do sieci. Wartość domyślna (0) powoduje, iż w trakcie

ustanawiania nowej sieci ZigBee używana jest przypadkowa wartość klucza uwierzytel-

niającego.

Zastoso-

wanie

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 10/2011

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: