Institutionen för Datateknik
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 29

Examensarbete LE 1400 10p C-Nivå Trådlös överföring mellan enkla noder PowerPoint PPT Presentation


  • 85 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

Institutionen för Datateknik Västerås 2002-05-06. Examensarbete LE 1400 10p C-Nivå Trådlös överföring mellan enkla noder. Magnus Abrahamsson [email protected] Johan Eskilsson [email protected] Syfte.

Download Presentation

Examensarbete LE 1400 10p C-Nivå Trådlös överföring mellan enkla noder

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Examensarbete le 1400 10p c niv tr dl s verf ring mellan enkla noder

Institutionen för Datateknik

Västerås 2002-05-06

Examensarbete LE 1400 10p C-Nivå

Trådlös överföring mellan enkla noder

Magnus Abrahamsson

[email protected]

Johan Eskilsson

[email protected]


Examensarbete le 1400 10p c niv tr dl s verf ring mellan enkla noder

Syfte

Syftet med examensarbetet är att skapa ett enkelt demonstrationssystem som klarar att skicka trådlös data mellan enkla noder.


Examensarbete le 1400 10p c niv tr dl s verf ring mellan enkla noder

Bakgrund

På datainstitutionen vid Mälardalens Högskola i Västerås finns behovet att kunna sända trådlös data för olika ändamål.


Examensarbete le 1400 10p c niv tr dl s verf ring mellan enkla noder

Tillvägagångssätt

  • Förstudie

  • Hårdvarukonstruktion

  • Mjukvarukonstruktion

  • Tester


Examensarbete le 1400 10p c niv tr dl s verf ring mellan enkla noder

Resultat av förstudien

  • Enkel- eller dubbelriktad överföring

  • Frekvensband

  • Standarder + undantagsföreskrifter

  • Transceivermoduler

  • Kommunikationsmetoder


Examensarbete le 1400 10p c niv tr dl s verf ring mellan enkla noder

Enkel- och dubbelriktad överföring

Figuren visar en blockkonstruktion över ett trådlöst kommunikationssystem.


Examensarbete le 1400 10p c niv tr dl s verf ring mellan enkla noder

Frekvensband

  • ISM-bandet 433,05-434,79 MHz


Examensarbete le 1400 10p c niv tr dl s verf ring mellan enkla noder

Standarder + undantagsföreskrifter

  • EN 300 220-1

  • PTSFS 2000:9


Examensarbete le 1400 10p c niv tr dl s verf ring mellan enkla noder

Transceivermoduler


Examensarbete le 1400 10p c niv tr dl s verf ring mellan enkla noder

Kommunikationsmetoder

  • Non-Return-To-Zero

  • Edge detection

  • Manchester Coding

  • Oversampling

  • UART


Examensarbete le 1400 10p c niv tr dl s verf ring mellan enkla noder

Non-Return-To-Zero

clk

Data ”10000001”

’1’

’0’

’0’

’0’

’0’

’0’

’0’

’1’

Metoden används vid både sändning och mottagning.

Fördelar: Enkel

Nackdelar: Osäker i snabba system, känslig mot brus


Examensarbete le 1400 10p c niv tr dl s verf ring mellan enkla noder

Edge detection

clk

Data ”101000”

Här räknar interruptrutinen ut samplingstiden för varje bit.

Här samplas bitarna in

Metoden används vid mottagning.

Fördelar: Bra synkroniseringsmöjlighet

Nackdelar: Känslig mot brus


Examensarbete le 1400 10p c niv tr dl s verf ring mellan enkla noder

Manchester Coding

Manchester kodning av det binära datat 110100.

Bitlängd

Logiskt ’0’: Övergång från låg till hög i mitten av biten

Logiskt ’1’: Övergång från hög till låg i mitten av biten

Metoden används vid sändning och mottagning.

Fördelar: Säker

Nackdelar: Tidskrävande signalbehandling


Examensarbete le 1400 10p c niv tr dl s verf ring mellan enkla noder

Oversampling

Under denna period kontrolleras 1 bit.

1:a

2:a

3:e

16:e

Antal Sampel

F_baud

F_16baud

F_16baud_1

Metoden används vid mottagning.

Fördelar: Säker

Nackdelar: Tidskrävande signalbehandling, känslig mot frekvensavvikelser i kristallen.


Examensarbete le 1400 10p c niv tr dl s verf ring mellan enkla noder

UART (Universal Asynchrounous Receiver Transmitter)

Enhet(er) som ansvarar för att utföra de huvudsakliga momenten vid sändning och mottagning av seriell data.


Examensarbete le 1400 10p c niv tr dl s verf ring mellan enkla noder

Hårdvarukonstruktion

  • Kretsschema

  • Layoutritning

  • Kretskortstillverkning

  • Tester


Examensarbete le 1400 10p c niv tr dl s verf ring mellan enkla noder

Kretsschema

  • Antenn: En integrerad antenn i kretskortet med 400 Ω impedans.

  • Spänningsregulator: För att hålla en stabillikspänningsnivå användes en spänningsregulator.

  • PLL – Filter: Producerar en likspänningsnivå hos VCO:n.

  • VCO-Induktor: En induktans som sätter frekvensen för den interna VCO:n.

  • Kristalloscillator: Krävs för att kretsen skall komma i svängning.


Examensarbete le 1400 10p c niv tr dl s verf ring mellan enkla noder

Layout

Layout gjord i programmet Designer.


Examensarbete le 1400 10p c niv tr dl s verf ring mellan enkla noder

Kretskortstillverkning

Konstruktionen sett från ovansidan.


Examensarbete le 1400 10p c niv tr dl s verf ring mellan enkla noder

Testning

Sändare

Mottagare

Signalgenerator

Oscilloskop

Blockschema över signalöverföring vid test.


Examensarbete le 1400 10p c niv tr dl s verf ring mellan enkla noder

Mjukvarukonstruktion

  • Block som behövs för konstruktionen:

  • Transmitter: Sänder data.

  • Receiver: Tar emot data.

  • Clocks: Genererar signaler som bestämmer arbetstakten i resp block.


Examensarbete le 1400 10p c niv tr dl s verf ring mellan enkla noder

Packets

Adress code word

Preamble

’1’

’0’

’1’

’0’

’1’

’0’

’1’

’0’

’1’

’1’

’1’

’1’

’1’

’1’

’1’

’1’

’1’

’1’

’1’

’1’

’1’

’1’

’1’

’0’

’0’

’0’

’1’

’1’

1

2

3

Message code word

End of code word (optional)

Checksum

’0’

’1’

’1’

’1’

’0’

’0’

’1’

’0’

’0’

’0’

’1’

5

6

4

startbit

åtta databitar

paritytbit

stopbit

Vid sändning av data bör ett packet användas.

Exemplet ovan är ett bra exempel på hur ett packet vid trådlös överföring kan se ut.


Examensarbete le 1400 10p c niv tr dl s verf ring mellan enkla noder

Vald packet

preamble

’0’

’1’

’1’

’1’

’1’

’1’

’1’

’1’

’1’

’1’

’1’

’1’

’1’

’0’

’1’

’0’

’1’

’0’

’1’

’0’

’0’

’1’

’1’

’1’

’0’

’0’

’1’

’0’

’0’

’0’

’1’

De åtta databitarna

paritetsbit

startbit

stoppbit


Examensarbete le 1400 10p c niv tr dl s verf ring mellan enkla noder

S1

S2

S3

Interna vektorn får switcharnas värde.

Nollställer alla signaler

Paustillstånd

Endast vid reset.

S4

S10

1:a biten i första delen av preamblesekvensen sänds

S9

Stoppbiten sänds

Paritetsbiten sänds

Transmitter

S8

De åtta

databitarna sänds.

.

S5

De resterande 11 bitarna i del 1 av preamblesekvensen sänds.

S7

S6

Startbiten sänds.

2:a delen av preamble-

sekvensen sänds.


Examensarbete le 1400 10p c niv tr dl s verf ring mellan enkla noder

S2

S1

S3

De resterande 11 bitarna i del 1av preamblesekvensen kontrolleras.

Starttillstånd

1:a biten i första delen av preamblesekvensen kontrolleras

Endast vid reset.

S4

S10

De åtta bitarna i andra preamblesekvensen kontrolleras.

Stoppbiten kontrolleras

S9

Kontrollerar paritetsbiten

Receiver

S5

Första delen av startbiten

kontrolleras.

S8

Kontrollerar de åtta

databitarna.

S6

S7

Andra delen av startbiten

kontrolleras.

Sista delen i startbiten

kontrolleras.


Examensarbete le 1400 10p c niv tr dl s verf ring mellan enkla noder

Kontroll av databit (UART med NRZ och Oversampling)

Under denna period kontrolleras 1 bit.

1:a

2:a

3:e

16:e

Antal Sampel

F_baud

F_16baud

F_16baud_1

För att avgöra om den mottagna biten är ’1’ måste minst 8 av de 16 sampels vara logiskt höga

men biten läses inte ut förrän samtliga 16 sampel har kontrollerats.

För att acceptera ’0’ får maximalt 7 av 16 sampels vara logiskt höga.


Examensarbete le 1400 10p c niv tr dl s verf ring mellan enkla noder

Så här undersöks en startbit

1 startbit delas upp i 3 halvor som består av totalt 16 sampel

Del 1

Del 2

Del 3

Del 1: För att passera den här delen av kontrollen måste första sampeln vara logiskt låg, annars börjar sökandet av ny starbit.

Del 2: Då Del 1 är godkänd fortsätter kontrollen av de sju kommande samplena. Från och med sampel två till och med sampel sju får maximalt ett sampel vara lågiskt hög för att komma vidare till Del 3.

Del 3: I denna del får endast sex av de åtta återstående samplena vara lågiskt höga.


Examensarbete le 1400 10p c niv tr dl s verf ring mellan enkla noder

Testning

Test med labplattor


Examensarbete le 1400 10p c niv tr dl s verf ring mellan enkla noder

Resultat/Lösning

  • Räckvidd: ca 20 m (Längre tester ej utförts med labplattor)

  • Överföringshastighet: ca 20 kbit/s

  • Kommunikationsriktning: Envägs

  • Funktionalitet: Åttonde databiten utebliven, både vid trådbunden och trådlös kommunikation.

  • Modifieringsmöjligheter i mjukvara: Dubbelvägskommunikation, energisparfunktion, utöka packetet med ” end

  • of message code word” och ”adress code word”, testbänk av klass 2 eller 3.

  • Modifieringsmöjligheter i hårdvara: Antennförbättring, noggrannare kristall, ingående EMC-åtgärder.

Summering

Arbetet resulterade i en trådlös digital förbindelse som skickar och tar emot data på ett avstånd upp till ca 20 m. Det som konstaterades under arbetets gång var bland annat att valet av implementeringsmetod är klart viktigare vid trådlös kommunikation än vid trådbunden pga att det finns större risk för omgivande störningar att upptas i systemet och tolkas som data. En annan viktig sak som förstudien bidrog till var vikten av att välja rätt frekvensområde och att undersöka vilka restriktioner som gäller vid respektive område.


  • Login