Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo hệ thống truyền nhận dữ liệu vô tuyến theo chuẩn giao tiếp ZIGBEE

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TRẦN ĐỨC MINH NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG TRUYỀN NHẬN DỮ LIỆU VÔ TUYẾN THEO CHUẨN GIAO TIẾP ZIGBEE LUẬN VĂN THẠC SỸ NGÀNH CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG Huế - 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TRẦN ĐỨC MINH NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG TRUYỀN NHẬN DỮ LIỆU VÔ TUYẾN THEO CHUẨN GIAO TIẾP ZIGBEE Ngành : Công nghệ Điện tử - Viễn thông Chuyên ngành: Kĩ thuật điện tử Mã số: 60.52.02.03 LUẬN VĂN THẠC SỸ NGÀNH CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS Võ Thanh Tùng Huế - 2014 LỜI CÁM ƠN Đầu tiên, xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo hướng dẫn TS Võ Thanh Tùng, người tận tình dạy, hướng dẫn giúp đỡ cho suốt trình làm việc Tôi xin cám ơn thầy cô giáo Khoa Điện Tử - Viễn Thông thuộc Trường Đại học Công Nghệ, Đại học Quốc Gia Hà Nội Bộ môn Điện tử - Viễn thông thuộc trường Đại học Khoa Học Huế tận tình dạy suốt thời gian học cao học khoa Cuối xin cám ơn gia đình bạn bè quan tâm, động viên để hoàn thành tốt công việc Huế, ngày 13 tháng 09 năm 2013 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn hoàn toàn trung thực chưa công bố công trình khác Huế, ngày 13 tháng 09 năm 2013 Tác giả Trần Đức Minh MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ MỞ ĐẦU Chương Giới thiệu chung mạng WPAN chuẩn ZigBee 1.1 Giới thiệu mạng không dây cá nhân (wireless peasonal are network - WPAN) .9 1.1.1 Tổng quan giao thức truyền thông không dây .9 1.1.2 Giới thiệu chung mạng WPAN 10 1.1.3 Phân loại mạng WPAN 11 1.2 Khái quát chuẩn giao tiếp không dây ZigBee/IEEE 802.15.4 11 1.2.1 Giới thiệu 11 1.2.2 Mạng ZigBee/ IEEE 802.15.4 LR-WPAN 12 Chương Chuẩn giao tiếp không dây ZigBee/IEEE 802.15.4 16 2.1 Mô hình giao thức ZigBee/IEEE802.15.4 .16 2.2 Tầng vật lý 17 2.2.1 Các thông số kỹ thuật tầng vật lý chuẩn IEEE 802.15.4 .18 2.2.2 Định dạng khung tin PPDU .19 2.3 Tầng điều khiển liệu .19 2.3.1 Cấu trúc siêu khung 20 2.3.2 Thuật toán tránh xung đột đa truy cập sử dụng cảm biến sóng mang CSMA-CA 22 2.3.3 Các mô hình truyền liệu .24 2.3.4 Phát thông tin báo hiệu beacon .27 2.3.5 Quản lý phân phối khe thời gian đảm bảo GTS 27 2.3.6 Định dạng khung tin MAC 28 2.4 Tầng mạng 29 2.4.1 Dịch vụ mạng 29 2.4.2 Dịch vụ bảo mật 30 2.5 Tầng ứng dụng 31 Chương Module thu phát không dây MRF24J40 33 3.1 Module thu phát không dây chuẩn ZigBee - MRF24J40 .33 3.1.1 Giới thiệu chung module MRF24J40 .33 3.1.2 Tổ chức nhớ MRF24J40 .36 3.2 Một số hàm chức hoạt động MRF24J40 38 3.2.1 Tái khởi động 39 3.2.2 Khởi tạo hoạt động hệ thống 40 3.2.3 3.2.4 3.2.5 Ngắt 40 Chọn kênh truyền 41 Truyền nhận liệu 42 Chương Thiết kế hệ thống truyền nhận liệu không dây sử dụng theo chuẩn ZigBee 44 4.1 Giới thiệu 44 4.2 Mô tả phần cứng 45 4.2.1 Khối điều khiển 45 4.2.2 Khối hiển thị 47 4.2.3 Khối chuyển đổi giao tiếp USB – COM 47 4.2.4 Khối nguồn .48 4.2.5 Khối thu phát không dây 49 4.2.6 Khối nút nhấn điều khiển 49 4.3 Thiết kế phần mềm .50 4.3.1 Phần mềm cho máy tính 51 4.3.2 Phần mềm cho board điều khiển .53 4.4 Kết 56 KẾT LUẬN 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO 62 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt Diễn giải CID Cluster Identifier CLH Cluster Head CSMA/CA Carrier Sense MultipleAccess-Collision Avoidance ED Energy Detection FCFS First-Come-First-Serve FFD Full – Function Device GTSs Guaranteed Time Slots LAN Local Area Network LQI Line Quality Indentify MAC Media Access Control MAN Metropolitan Area Network PAN Personal Area Network PLME Physical Layer Management PPDU PHY Protocol Data Unit RFD Reduced - Function Device WAN Wide Area Network WPAN Wireless Peasonal are Network ZDO ZigBee device objects DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1 Băng tần tốc độ liệu .18 Bảng 2.2 Kênh truyền tần số 18 Bảng 2.3 Định dạng khung PPDU 19 Bảng 2.4 Định dạng khung MAC .29 Bảng 3.1 Sơ đồ địa ghi điều khiển có địa ngắn 39 Bảng 3.2 Sơ đồ địa ghi điều khiển có địa dài 39 Bảng 3.3 Cấu trúc ghi phục vụ reset .40 Bảng 3.4 Cấu trúc ghi phục vụ ngắt 41 Bảng 3.5 Các ghi lựa chọn kênh truyền 41 Bảng 3.6 Giá trị tần số kênh truyền tương ứng 42 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Các giao thức truyền thông không dây Hình 1.2 Cấu trúc liên kết mạng 13 Hình 1.3 Cấu trúc mạng hình 14 Hình 1.4 Cấu trúc mạng mắt lưới 14 Hình 1.5 Cấu trúc mạng hình .15 Hình 2.1 Mô hình giao thức mạng ZigBee 17 Hình 2.2 Cấu trúc siêu khung 20 Hình 2.3 Lưu đồ thuật toán tránh xung đột đa truy nhập 23 Hình 2.4 Liên lạc mạng không hỗ trợ beacon 25 Hình 2.5 Liên lạc mạng có hỗ trợ beacon 25 Hình 2.6 Kết nối mạng hỗ trợ beacon 26 Hình 2.7 Kết nối mạng không hỗ trợ beacon 26 Hình 2.8 Khung tin mã hóa tầng MAC .30 Hình 2.9 Khung tin mã hóa tầng mạng 31 Hình 3.1 Sơ đồ khối tổng quát MRF24J40 node mạng 33 Hình 3.2 Sơ đồ chân MRF24J40 34 Hình 3.3 Sơ đồ khối mô tả kiến trúc MRF24J40 35 Hình 3.4 Hoạt động ghi liệu qua SPI .36 Hình 3.5 Hoạt động đọc liệu qua SPI 36 Hình 3.6 Không gian nhớ MRF24J40 37 Hình 3.7 Đọc liệu với địa ngắn 37 Hình 3.8 Ghi liệu với địa ngắn 38 Hình 3.9 Quá trình đọc liệu vùng địa dài .38 Hình 3.10 Quá trình ghi liệu vùng địa dài 38 Hình 3.11 Sơ đồ địa TX FIFO 43 Hình 4.1 Sơ đồ khối hệ thống truyền nhận liệu .44 Hình 4.2 Board phát triển HZDK 45 Hình 4.3 Sơ đồ mạch khối điều khiển sử dụng PIC18F4620 .46 Hình 4.4 Sơ đồ mạch điều khiển hình LCD 47 Hình 4.5 Sơ đồ mạch khối chuyển đổi giao tiếp USB-COM 48 Hình 4.6 Sơ đồ mạch khối cấp nguồn nuôi 49 Hình 4.7 Sơ đồ mạch khối thu phát sử dụng MRF24J40 49 Hình 4.8 Sơ đồ mạch nút nhấn điều khiển 50 Hình 4.9 Giao diện chương trình .51 Hình 4.10 Lưu đồ chương trình 54 Hình 4.11 Board mạch trạng thái khởi động 57 Hình 4.12 Board nhận liệu 57 Hình 4.13 Board phát liệu 58 Hình 4.14 Chương trình nhận vẽ lại liệu gửi .59 Hình 4.15 Đồ thị biểu diễn giá trị nhận 59 MỞ ĐẦU Hiện có nhiều chuẩn giao tiếp không dây cho phép truyền liệu với tốc độ cao thiết bị với bluetooth, wifi Tuy nhiên mạng sensor ứng dụng điều khiển - tự động hóa chuẩn wifi hay bluetooth lại không phù hợp Mặc phép truyền liệu với tốc độ cao, chúng có nhiều khuyết điểm sử dụng băng thông rộng làm tiêu hao nhiều lượng, phạm vi kết nối nhỏ, độ trễ lớn, chế bảo mật đơn giản (Bluetooth), yêu cầu thiết bị phần cứng cao, chi phí lớn Để giải khuyết điểm đó, chuẩn giao tiếp ZigBee đời ZigBee tiêu chuẩn công nghệ truyền thông vô tuyến tiêu chuẩn hóa cho ứng dụng mạng điều khiển dành cho nhà thông minh (SmartHome), hỗ trợ hoạt động theo dõi, tiếp nhận xử lý thông tin lĩnh vực y tế (Health Care), chế quản lý lượng hiệu cho phép ZigBee hỗ trợ xây dựng mạng không dây tiêu thụ lượng cách thông minh (Smart Energy)… Tiêu chuẩn ZigBee tạo với mục đích cung cấp giải pháp mạng không giây chi phí thấp, độ trễ truyền tin thấp, tiêu hao lượng, thời gian sử dụng pin dài, có khả hỗ trợ truyền tốc độ thấp, có độ bảo mật độ tin cậy cao Hiện Việt Nam có nhiều nhóm nghiên cứu chuẩn này, nhiên việc phát triển ứng dụng dành cho chuẩn giao tiếp nhiều vấn đề cần nghiên cứu Chính vậy, mục tiêu đề tài tìm hiểu, nghiên cứu chuẩn giao tiếp không dây ZigBee Từ thiết kế xây dựng hệ thống điện tử sử dụng chuẩn giao tiếp này, cho phép giao tiếp với số thiết bị khác để thu nhận liệu đo (các cảm biến nhiệt độ, độ ẩm, máy đo thiết kế phòng TN chất rắn…) Dữ liệu thu nhận gửi máy tính chủ điều khiển trung tâm để lưu trữ xử lý liệu đo đạc Các máy tính chủ điều khiển thông qua mạng không dây gửi ngược lại liệu điều khiển để điều khiển hoạt động thiết bị kết nối Với mục tiêu đặt ra, lựa chọn đề tài: "Nghiên cứu, thiết kế chế tạo hệ thống truyền nhận liệu vô tuyến theo chuẩn giao tiếp ZigBee" để làm đề tài cho luận văn tốt nghiệp 48 giao tiếp USB – COM phép tận dụng ưu điểm loại giao tiếp Sơ đồ mạch điện khối chuyển đổi giao tiếp mô tả Hình 4.5 Hình 4.5 Sơ đồ mạch khối chuyển đổi giao tiếp USB-COM Khối chuyển đổi liệu thực dựa vi mạch PL2303, vi mạch chuyển đổi USB-COM phổ biến Trong vi mạch này, tín hiệu truyền nhận nối tiếp đưa vào chân (tín hiệu RxD) chân (tín hiệu TxD) Các đường liệu D+ va D- cổng USB đưa vào chân 15 (DP) chân 16 (DM) thông qua trở hạn dòng R20 R21 Một thạch anh 12MHz làm nhiệm vụ cung cấp xung chuẩn cho vi mạch PL2303 4.2.4 Khối nguồn Vì board mạch hoạt động với mức điện áp khác 3,3V 5V, khối nguồn phải thiết kế để đảm bảo cung cấp mức điện áp ổn định theo yêu cầu loại vi mạch Sơ đồ mạch khối nguồn hệ thống mô tả Hình 4.6 Trong sơ đồ nguồn 12V sử dụng để cung cấp nguồn điện áp cho toàn hệ thống Điện áp 12V đưa qua tụ lọc C10 để cấp cho IC ổn áp (LM7805) Đầu vi mạch điện áp ổn áp 5V Điện áp 5V cung cấp tiếp cho vi mạch LM1117 để tạo điện áp thấp 3,3V đầu 49 vi mạch Mạch thiết kế công tắc chuyển cho phép board mạch nhận nguồn cung cấp từ cổng USB từ nguồn cấp 12V Hình 4.6 Sơ đồ mạch khối cấp nguồn nuôi 4.2.5 Khối thu phát không dây Khối thu phát không dây sử dụng module thu phát ZigBee MRF24J40 Sơ đồ mạch điện khối tương đối đơn giản mô tả Hình 4.7 Trong sơ đồ mạch, ta thấy module MRF24J40 cấp nguồn điện áp 3,3V thông qua hai tụ lọc C16 C17 Một tín hiệu mức cao lấy từ nguồn thông qua điện trở R23 đưa đến chân RST\ module để đảm bảo module tái khởi động cấp nguồn Trong boad mạch phát triển anten module MRF24J40 anten vi dải tích hợp sẵn lên mạch PCB có gắn module Hình 4.7 Sơ đồ mạch khối thu phát sử dụng MRF24J40 4.2.6 Khối nút nhấn điều khiển Khối nút nhấn điều khiển hoạt động theo nguyên tắc nhấn, thả trình nhấn thả khối nút nhấn cấp tín hiệu mức thấp đến chân vi điều khiển Thông qua việc quan sát thay đổi mức tín hiệu chân vi điểu khiển nhận nút nhấn nhấn lệnh tương ứng Tất 50 nút nhấn board mạch hạn dòng với điện trở 10kΩ để hạn chế dòng qua chân vi điều khiển, tránh gây chập cổng vi điều khiển PIC Với sơ đồ mạch Hình 4.8 trạng thái bình thường (nút không nhấn), tín hiệu mức cao (5V) cấp vào cổng vi điều khiển Khi nút nhấn, mạch điện tương ứng bị nối tắt tín hiệu đưa vào chân vi điều khiển có mức thấp (0V) Hình 4.8 Sơ đồ mạch nút nhấn điều khiển 4.3 Thiết kế phần mềm Phần mềm dành cho hệ thống truyền nhận liệu qua chuẩn ZigBee chia làm hai phần chính: - Một phần mềm cài đặt máy tính để giúp nhận liệu, lưu trữ xử lý số liệu theo yêu cầu người dùng Phần mềm viết ngôn ngữ Delphi hỗ trợ giao tiếp qua cổng COM Phần mềm hỗ trợ việc lưu trữ liệu định dạng riêng, cho phép truy xuất lại file liệu Do nhắm đến việc ghép nối với nhiều thiết bị đo nên việc xử lý liệu phần mềm bao gồm việc hiển thị kết thu dạng đồ thị theo thời gian Tùy thuộc vào yêu cầu khác phép đo, việc xử lý liệu mà phần mềm nâng cấp thêm cách sửa đổi mã nguồn - Một phần mềm khác viết cho vi điều khiển để thực việc điều khiển hoạt động board mạch giao tiếp ZigBee Các công việc cần thiết bao gồm: thiết lập hoạt động cho module MFR24J40, quản lý tiến trình thu nhận liệu: thu liệu cổng phát module MRF24J40 (board TX), nhận liệu từ module MRF24J40 chuyển qua cổng COM để đưa lên máy tính (board RX) Ngoài phần mềm phải đảm nhiệm nhiệm vụ điều khiển khác hiển thị thông tin hệ thống lên LCD, giám sát nút nhấn để chọn lệnh điều khiển phù hợp… 51 4.3.1 Phần mềm cho máy tính Phần mềm dành cho máy tính thiết kế ngôn ngữ lập trình Delphi (phiên 2010) Giao diện chương trình mô tả Hình 4.9 Hình 4.9 Giao diện chương trình Người sử dụng bắt đầu phép đo cách chọn nút New (hoặc vào File/New) Sau người dùng lựa chọn phương thức kết nối COM USB Tuy nhiên phiên này, giao tiếp USB chưa hỗ trợ nên phần lựa chọn trạng thái ẩn Tiếp theo, người dùng lựa chọn tốc độ truyền liệu địa cho cổng COM Giá trị mặc định phần mềm 9600 baud địa cổng mặc định COM1, nhiên để phù hợp với tốc độ truyền board mạch điều khiển người dùng cần chuyển lại giá trị tốc độ truyền 19200 baud Giá trị tốc độ truyền địa cổng giao tiếp thiết lập lại cho hệ thống người dùng nhấn nút Connect Người sử dụng lựa chọn số mẫu cần đo trường Sample thời gian cần thực phép đo trường Times (thời gian đo tính đơn vị giây) Phép đo bắt đầu nút Start nhấn kết thúc đủ số lượng mẫu thời gian đo Ngoài trình bị ngừng lại chừng người dùng nhấn nút Stop 52 Các giá trị đo lưu tạm vào nhớ thông qua biến mảng sample[ ] Các giá trị vẽ lên đồ thị f(t) theo thời gian t Để vẽ đồ thị giá trị đo, phần mềm sử dụng add-on có tên TeeChart Đây công cụ phát triển hãng Steema Software, hỗ trợ xây dựng thành phần đồ thị lập trình Delphi nhiều ngôn ngữ khác Sau tích hợp vào hệ thống, tương tác, sử dụng thông qua thành phần TChart Sau vẽ đầy đủ giá trị đo lên đồ thị, phần mềm hỗ trợ vài thao tác đồ thị Zoom in, Zoom out, Reset zoom, di chuyển đồ thị… Một số thao tác đồ thị phần mềm hỗ trợ thêm chép, cắt, dán hình ảnh đồ thị… đưa vào phần Chart (hoặc người dùng thao tác trực tiếp công cụ) Để giao tiếp với cổng COM, thư viện liên kết động thêm vào chương trình phép sử dụng hàm đọc, ghi liệu, số hàm liên quan hàm thiết lập cổng COM…Thư viện liên kết động sử dụng thư viện PORT.DLL Các hàm liên quan đến thư viện PORT.DLL khai báo cụ thể file Portinc.pas Đoạn mã chương trình dùng để thực việc cấu hình cho cổng COM mô tả sau procedure TForm1.connect_butClick(Sender: TObject); var cong:string; baud:string; begin cong:= COM_name.Text; baud:= baud_speed.Text; OPENCOM(Pchar(cong+ ':'+ baud + ',N,8,1')); end; Đoạn chương trình sau dùng để đọc liệu từ cổng COM lưu vào biến mảng samples[ ] Giá trị biến mảng sử dụng để vẽ đồ thị lưu lại liệu đo thành file liệu riêng biệt procedure TForm1.readClick(Sender: TObject); var i,num_samp:integer; samples : Array[1 5000] of double; begin 53 series1.Clear; num_samp := strtoint(nos_edit.Text); for i := to num_samp begin samples[i] := readbyte(); series1.AddY(samples[i],'',clBlue); delay(10); end; end; 4.3.2 Phần mềm cho board điều khiển Phần mềm dành cho board điều khiển viết ngôn ngữ C, sử dụng biên dịch C18 Compiler Phần mềm phải thực nhiệm vụ sau: - Thực trình khởi tạo hoạt động cho module MRF24J40 Quá trình bao gồm việc lựa chọn kênh truyền (tần số), mức công suất phát, - Nếu trình đọc phát liệu, phần mềm đọc liệu từ cổng tương ứng (có thể người sử dụng lựa chọn thông qua nút nhấn), sau gửi liệu qua module MRF24J40 để phát - Nếu trình thu liệu truyền lên máy tính, phần mềm thực việc đọc liệu thu từ module MRF24J40, sau truyền cho máy tính kết nối thông qua cổng COM - Phần mềm thực việc giám sát nút nhấn để lựa chọn trạng thái hoạt động phù hợp, điều khiển hiển thị LCD để người dùng biết trạng thái board mạch - Việc định board mạch thu hay phát thực thông qua phần mềm người dùng lựa chọn cách sử dụng nút bấm tương ứng Sau board mạch khởi động, hình đầu tiên, người dùng nhấn nút SW3 board mạch hoạt động chế độ nhận (RX) Board mạch chế độ RX board kết nối với máy tính Nếu người dùng nhấn nút SW2 board mạch hoạt động chế độ truyền (TX) Board mạch hoạt động chế độ TX board mạch ghép nối với thiết bị đo Lưu đồ mô tả hoạt động chương trình trình bày Hình 4.10 54 Hình 4.10 Lưu đồ chương trình Đoạn chương trình để chuyển board điều khiển trạng thái nhận liệu (RX) mô tả sau: if(!RB4) { while(!RB4); RFIE = 1; lcd_print("\fBoard status:"); lcd_print("\nRX "); SetChannel(CHANNEL_11); PHYSetLongRAMAddr(RFCON3,0b0010100); // fix power PHYSetShortRAMAddr(WRITE_RXFLUSH,0x01); ReceivingMode = TRUE; while(1) { PHYSetShortRAMAddr(WRITE_RXFLUSH, 0x01); LATB6 ^= 1; 55 Delay1KTCYx(200); } } Để chuyển trạng thái board mạch trạng thái truyền (TX) ta sử dụng đoạn mã sau: if(!RB3) { while(!RB3); lcd_print("\fBoard status:"); lcd_print("\nTX"); SetChannel(CHANNEL_11); PHYSetLongRAMAddr(RFCON3,0b0010100); PHYSetLongRAMAddr(0x22F,0x0F); PHYSetLongRAMAddr(0x000,sizeof(PredefPacket)); PHYSetLongRAMAddr(0x001,sizeof(PredefPacket)); while(1) { if(!RB3) { while(!RB3); for(i=2;i[...]... phát beacon (Hình 2.7) thiết bị điều phối muốn truyền dữ liệu tới các thiết bị khác, nó sẽ phải lưu trữ dữ liệu để cho thiết bị liên quan có thể yêu cầu và tiếp xúc với dữ liệu đó Thiết bị có thể tiếp xúc được với dữ liệu liên quan đến nó bằng cách phát đi lệnh yêu cầu dữ liệu tới thiết bị điều phối, sử dụng thuật toán không gán khe thời CSMA-CA Nếu dữ liệu đang được truyền, thì thiết bị điều phối sẽ... (Mỹ+Nhật) và 20kbps ở dải tần 868MHz(Châu Âu) Các nhóm nghiên cứu ZigBee và tổ chức IEEE đã làm việc cùng nhau để chỉ rõ toàn bộ các khối giao thức của công nghệ này IEEE 802.15.4 tập trung nghiên cứu vào 2 tầng thấp của giao thức (tầng vật lý và tầng liên kết dữ liệu) ZigBee còn thiết lập cơ sở cho những tầng cao hơn trong giao thức (từ tầng mạng đến tầng ứng dụng) về bảo mật, dữ liệu, chuẩn phát... identifier rỗi và phát khung tin quảng bá nhận dạng tới các thiết bị lân cận Thiết bị nào nhận được khung tin này có thể yêu cầu kết nối vào mạng với CLH Nếu bộ điều phối mạng PAN đồng ý cho thiết bị đó kết nối thì nó sẽ ghi tên thiết bị đó vào danh sách Cứ thế thiết bị mới kết nối này lại trở thành CLH của nhánh cây mới và bắt đầu phát quảng bá định kỳ để các thiết bị khác có thể kết nối vào mạng Từ... MAC bắt đầu phát ngay nếu kênh truyền rỗi 2.3.3 Các mô hình truyền dữ liệu Dựa trên cấu trúc mạng WPAN thì ta có thể phân ra làm ba mô hình truyền dữ liệu: từ thiết bị điều phối mạng PAN coordinator tới thiết bị thường, từ thiết bị thường tới thiết bị điều phối mạng PAN coordinator, và giữa các thiết bị cùng loại Nhưng 25 nhìn chung thì mỗi cơ chế truyền đều phụ thuộc vào việc là kiểu mạng đó có hỗ... (Hình 1.5) 16 CHƯƠNG 2 CHUẨN GIAO TIẾP KHÔNG DÂY ZIGBEE/ IEEE 802.15.4 2.1 Mô hình giao thức của ZigBee/ IEEE802.15.4 ZigBee/ IEEE802.15.4 là công nghệ mới phát triển trong khoảng vài năm trở lại đây Công nghệ này xây dựng và phát triển các tầng ứng dụng và tầng mạng trên nền tảng là hai tầng PHY và MAC theo chuẩn IEEE 802.15.4, chính vì thế nên nó thừa hưởng được ưu điểm của chuẩn IEEE802.15.4 Đó là... hao năng lượng nhỏ và công suất thấp cho những thiết bị không yêu cầu cao về tốc độ truyền tin Một điều nổi bật là ZigBee có thể dùng được trong các mạng mắt lưới (mesh network) Các thiết bị không dây sử dụng công nghệ ZigBee có thể dễ dàng truyền tin trong khoảng cách 10-75m tùy thuộc và môi trường truyền và mức công suất phát được yêu cầu với mỗi ứng dụng Tốc độ truyền dữ liệu của chuẩn này là 250kbps... lượng trong mạng ZigBee Khi thiết bị điều phối muốn truyền dữ liệu đến một thiết bị khác trong loại mạng có hỗ trợ phát beacon, khi đó nó sẽ chỉ thị trong thông tin báo hiệu beacon là đang truyền dữ liệu Các thiết bị trong mạng luôn luôn lắng nghe các thông tin báo hiệu beacon một cách định kỳ, khi phát hiện ra có dữ liệu liên quan tới nó đang được truyền, nó sẽ phát lệnh yêu cầu dữ 26 liệu này, công... của bộ phận nhận sóng, phát hiện năng lượng, chọn kênh, chỉ số đường truyền, giải phóng kênh truyền, thu và phát các gói dữ liệu qua môi trường truyền Chuẩn IEEE 802.15.4 định nghĩa ba dải tần số khác nhau theo khuyến nghị của Châu Âu, Nhật Bản, Mỹ 18 Bảng 2.1 Băng tần và tốc độ dữ liệu Có tất cả 27 kênh truyền trên các dải tần số khác nhau được mô tả như trong Bảng 2.2 Bảng 2.2 Kênh truyền và tần số... Trong chuẩn này thì công nghệ ZigBee/ IEEE802.15.4 chính là một ví dụ điển hình 1.2 Khái quát về chuẩn giao tiếp không dây ZigBee/ IEEE 802.15.4 1.2.1 Giới thiệu ZigBee là một giao thức truyền thông bậc cao được phát triển dựa trên chuẩn truyền thông không dây IEEE 802.15.4, sử dụng tín hiệu radio cho các mạng cá nhân PAN (personal area network) ZigBee thích hợp với những ứng dụng không đòi hỏi tốc độ truyền. .. beacon hay không Khi một thiết bị muốn truyền dữ liệu trong một mạng không hỗ trợ việc phát beacon, khi đó thì nó chỉ đơn giản là truyền khung dữ liệu tới thiết bị điều phối bằng cách sử dụng thuật toán không gán khe thời gian Thiết bị điều phối Coordinator trả lời bằng khung Ack như Hình 2.4 Hình 2.4 Liên lạc trong mạng không hỗ trợ beacon Khi một thiết bị muốn truyền dữ liệu tới thiết bị điều phối trong ... GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TRẦN ĐỨC MINH NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG TRUYỀN NHẬN DỮ LIỆU VÔ TUYẾN THEO CHUẨN GIAO TIẾP ZIGBEE Ngành : Công nghệ Điện tử - Viễn thông Chuyên... khiển để điều khiển hoạt động thiết bị kết nối Với mục tiêu đặt ra, lựa chọn đề tài: "Nghiên cứu, thiết kế chế tạo hệ thống truyền nhận liệu vô tuyến theo chuẩn giao tiếp ZigBee" để làm đề tài cho... tài tìm hiểu, nghiên cứu chuẩn giao tiếp không dây ZigBee Từ thiết kế xây dựng hệ thống điện tử sử dụng chuẩn giao tiếp này, cho phép giao tiếp với số thiết bị khác để thu nhận liệu đo (các cảm