Tiếp cận các ứng dụng giao thức truyền thông không dây MiWi PRO : Luận văn Ths. Công nghệ Điện tử Viễn thông: 60 52 70

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ o0o ĐỖ HỮU ĐĨNH TIẾP CẬN CÁC ỨNG DỤNG GIAO THỨC TRUYỀN THÔNG KHƠNG DÂY MIWI PRO Ngành: Cơng nghệ Điện tử-Viễn Thơng Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện Tử Mã số: 60 52 02 03 LUẬN VĂN THẠC SỸ CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ-VIỄN THÔNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGÔ DIÊN TẬP Hà Nội – Năm 2014 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết Luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tơi xin cam đoan giúp đỡ việc thực Luận văn cảm ơn thông tin trích dẫn Luận văn rõ nguồn gốc Hà Nội, ngày 20 tháng năm 2014 Học viên thực Luận văn (Ký ghi rõ họ tên) Đỗ Hữu Đĩnh LỜI CẢM ƠN Trước hết em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Ngơ Diên Tập, người Thầy tận tình giúp đỡ, bảo có ý kiến đóng góp quý báu giúp em hồn thành khóa luận này, đặc biệt phương pháp tác phong làm việc Em xin bày tỏ lòng biết ơn tới Thầy, Cô Khoa Điển tử-Viễn thông, Trường ĐH Công nghệ, ĐH Quốc Gia Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi kiến thức lẫn trang thiết bị cần thiết em hồn thành khóa luận Đồng thời cảm ơn gia đình bạn bè động viên giúp đỡ em q trình thực cơng việc Với hiểu biết kinh nghiệm làm việc ỏi lĩnh vực mạng – truyền thông nên luận văn tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận đóng góp ý kiến quý báu từ Thầy, Cô bạn bè Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 20 tháng năm 2014 Học viên Đỗ Hữu Đĩnh MỞ ĐẦU Ngày nay, nhờ phát triển khoa học công nghệ điều kiện kinh tế - xã hội thúc đẩy thực làm bùng nổ nhu cầu sử dụng máy móc thay cơng việc người Sẽ khơng q nói máy móc thay người khắp nơi đất này, từ nhà máy, công trường sản xuất đến cửa hàng, trung tâm mua sắm - vui chơi giải trí, từ quan cơng sở đến nhà riêng chí phịng ngủ bạn Tuy nhiên, dường trở thành quy luật, khả đáp ứng thấp so với nhu cầu tham vọng người, người ta có gần họ nghĩ đến hai nhiều Với thiết bị máy móc khơng ngoại lệ Máy móc thiết bị làm việc thay người tốt dây rựa lằng nhằng, vướng rối nhiều lúc làm người ta điên tiết lên muốn vứt Thế nên người ta nghĩ nhiều đến việc làm cho máy móc làm việc mà khơng cần dây Đó ngun nhân động lực quan trọng để ứng dụng không dây đời phát triển mạnh mẽ năm gần Việc triển khai ứng dụng với mạng không dây trở nên thực phổ biến Từ thiết bị gia dụng đến ứng dụng công nghiệp Đặc biệt lĩnh vực thiết bị gia dụng người ta ngày tỏ lười biếng lại đòi hỏi tiện dụng hơn, an tồn nhà Từ thuật ngữ “Nhà thông minh” hay “nhà tự động” đời để mô tả nhà với thiết bị tự động hóa thơng minh Tuy nhiên, thời điểm giải pháp thiết bị cho nhà thông minh vấn đề kỹ thuật khó, đặc biệt Việt Nam Thêm vào đó, sản phẩm thương mại có thị trường, bao gồm giải pháp mạng không dây loại thiết bị không dây, đắt đỏ so với mặt kinh tế người Việt Nam Có thể lấy ví dụ sản phẩm SmartHome BKAV chào bán khu dành cho người giàu Time City, Vincom, v.v Sự ham thích sử dụng thiết bị tự động giá thị trường đắt đỏ khiến tơi bắt tay vào nghiên cứu sau định thực đề tài ứng dụng không dây này, với giải pháp mạng khơng dây cịn tương đối MiWi PRO Microchip Mục tiêu đề tài tìm giải pháp mạng không dây dễ tiếp cận dễ làm, giá rẻ, tốt sau tiến hành chế tạo, thực thi thành công vài ý tưởng tự động hóa thiết bị gia đình dựa giải pháp chọn MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN MỞ ĐẦU MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC HÌNH VẼ Phần 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chương .1 GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ KHÔNG DÂY ZIGBEE .1 1.1 Tổng quan Zigbee 1.2 Tìm hiểu giao thức Zigbee 1.3 Ưu nhược điểm công nghệ Zigbee 12 Chương 15 CÔNG NGHỆ KHÔNG DÂY MIWI 15 2.1 Tổng quan MIWI 15 2.2 Tìm hiểu giao thức MiWi PRO 18 Chương 37 GIAO DIỆN LẬP TRÌNH CHO GIAO THỨC MIWI PRO 37 3.1 Tìm hiểu chung cấu hình giải pháp khơng dây Microchip 37 3.2 Giới thiệu giao diện chuẩn hóa MiMAC 38 3.3 Giới thiệu giao diện chuẩn hóa MiApp 48 Phần 2: THỰC NGHIỆM 58 Chương 58 TRIỂN KHAI THIẾT KẾ MẠNG KHÔNG DÂY MIWI PRO 58 4.1 Ý tưởng thiết kế mạng không dây MiWi PRO .58 4.2 Sơ đồ khối hệ thống mạng MiWi PRO thử nghiệm .58 4.3 Sơ đồ giải thuật điều khiển thông báo trạng thái mạng 59 4.4 Sơ đồ chi tiết hoạt động nút mạng .60 4.5 Chương trình chi tiết nút mạng MiWi PRO 71 Chương 74 KẾT QUẢ VÀ MỞ RỘNG ĐỂ TÀI 74 5.1 Kết thực đề tài 74 5.2 Hướng phát triển đề tài 79 KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Loại thiết bị chuẩn IEEE 802.15.4-2003 Bảng 1.2: Loại thiết bị giao thức Zigbee Bảng 1.3: So sánh công nghệ không dây Bảng 2.1: Định dạng bit trường điều khiển khung Bảng 2.2: Định dạng trường địa rút gọn Bảng 2.3: Địa truyền đa hướng, quảng bá Bảng 2.4: Bảng gia phả giao thức MiWi PRO Bảng 2.5: Các dịch vụ giao thức giao thức MiWi PRO Bảng 2.6: Các dịch vụ giao thức cho tần số linh hoạt MiWi PRO Bảng 2.7: Định dạng dịch vụ báo cáo điều phối Bảng 2.8: Định dạng dịch vụ giao thức đáp ứng điều phối Bảng 2.9: Định dạng dịch vụ giao thức báo cáo gia phả Bảng 2.10: Định dạng dịch vụ giao thức Yêu cầu gia phả Bảng 2.11: Định dạng dịch vụ giao thức Báo cáo bảng định tuyến Bảng 2.12: Định dạng dịch vụ giao thức Yêu cầu linh hoạt tần số Bảng 2.13: Định dạng dịch vụ giao thức Yêu cầu quét lượng Bảng 2.14: Định dạng dịch vụ giao thức Đề xuất kênh linh hoạt tần số Bảng 2.15: Định dạng dịch vụ giao thức Bác bỏ kênh linh hoạt tần số Bảng 2.16: Định dạng dịch vụ giao thức Thay đổi kênh linh hoạt tần số Bảng 2.17: Yêu cầu ROM RAM cho thiết bị điều hành mạng MiWi PRO Bảng 2.18: Yêu cầu ROM RAM cho thiết bị cuối mạng MiWi PRO Bảng 4.1: Bảng thông số vi xử lý PIC18F46J50 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1-1: Cấu hình mạng hình Hình 1-2: Cấu hình mạng hình khóm Hình 1-3: Mạng hình lưới Hình 1-4: Ví dụ dịng bảng liên kết Hình 1-5: Ví dụ dịng bảng liên kết nhóm Hình 1-6: Cấu trúc ngăn xếp giao thức Zigbee Hình 2-1: Sơ đồ phát triển ứng dụng MiWi Hình 2-2: Topo mạng hình giao thức MiWi P2P Hình 2-3: Topo mạng dạng lưới giao thức MiWi Hình 2-4: Topo mạng dạng lưới giao thức MiWi PRO Hình 2-5: Định dạng khung giao thức MiWi PRO Hình 2-6: Cơ chế định tuyến giao thức MiWi PRO Hình 2-7: Quy trình gia nhập mạng MiWi PRO Hình 2-8: Sơ đồ quy trình thực linh hoạt tần số Hình 3-1: Sơ đồ khối giải pháp khơng dây Microchip Hình 4-1: Sơ đồ khối hệ thống mạng MiWi PRO Hình 4-2: Sơ đồ giải thuật mạng MiWi PRO Hình 4-3: Sơ đồ khối nút mạng chủ Miwi PRO Hình 4-4: Sơ đồ nguyền lý nguồn ni ổn áp cho nút mạng Miwi PRO Hình 4-5: Sơ đồ nguyên lý nút mạng chủ Miwi PRO Hình 4-6: Sơ đồ nguyên lý nút mạng chủ Miwi PRO (tiếp) Hình 4-7: Sơ đồ mạch in lớp nút mạng chủ (lớp #1) Hình 4-8: Sơ đồ mạch in lớp nút mạng chủ (lớp #2) Hình 4-9: Sơ đồ mạch in lớp nút mạng chủ (lớp #3) Hình 4-10: Sơ đồ mạch in lớp nút mạng chủ (lớp #4) Hình 4-11: Sơ đồ khối nút chấp hành Hình 4-12: Sơ đồ nguyên lý nút chấp hành Miwi PRO Hình 4-13: Sơ đồ mạch in nút mạng Miwi PRO Hình 4-14: Sơ đồ khố module điều khiển tải đo dịng Hình 4-15: Sơ đồ ngun lý mạch đóng mở tải xoay chiều Hình 4-16: Sơ đồ ngun lý module đọc phím cảm ứng điện dung Hình 4-17: Mạch PCB module phím bấm cảm ứng sử dụng IC TTP229 Hình 4-18: Chương trình cho nút chủ mạng MiWi PRO Hình 4-19: Chương trình cho nút Hình 4-20: Chương trình cho nút đọc phím bấm cảm ứng Hình 5-1: Hệ thống mạng thiết bị chấp hành chưa hoạt động Hình 5-2: Điều khiển bật đèn số qua mạng khơng dây MiWi PRO Hình 5-3: Điều khiển bật đèn số qua mạng không dây MiWi PRO Hình 5-4: Điều khiển bật đèn đèn qua mạng không dây MiWi PRO - Phần 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chương GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ KHÔNG DÂY ZIGBEE 1.1 Tổng quan Zigbee Zigbee quy chuẩn cho giao thức truyền thông cấp cao sử dụng thiết bị thu phát nhỏ, công suất thấp dựa chuẩn IEEE 802.15.4 dành cho mạng cá nhân (Personal Area Network - PAN) Các thiết bị Zigbee thường sử mạng dạng lưới (mesh network) cho phép truyền liệu xa trực tiếp thiết bị mạng Nó cho phép mạng Zigbee tạo lập theo kiểu Ad-hoc, dạng mạng không dây phi tập trung hóa điều khiển, khơng thiết bị truyền nhận có khả tương tác với tất thiết bị mạng thiết bị sử dụng để vận hành mạng Zigbee nhắm đến dành cho ứng dụng yêu cầu tốc độ liệu thấp, công suất nhỏ mạng bảo mật Zigbee có tốc độ định nghĩa 250 kbit/s, phù hợp cho việc truyền nhận tín hiệu định kỳ lẫn đứt đoạn, tín hiệu đơn hướng từ cảm biến thiết bị đầu vào Các ứng dụng bao gồm cơng tắc đèn khơng dây, đồng hồ điện tử hiển thị nhà, hệ thống quản lý giao thông ứng dụng công nghiệp yêu cầu việc truyền phát liệu không dây phạm vi nhỏ tốc độ tương đối thấp Zigbee cung cấp cho nhà phát triển cách tổ chức mạng không dây đơn giản rẻ tiền so với loại mạng không dây cá nhân (Wireless Personal Area Network – WPAN) trước Blue-tooth Wi-Fi Nó hoạt động băng tần ISM (Industrial, Scientific and Medical) bao gồm 868MHz Châu Âu, 915MHz Mỹ 2.4GHz toàn giới Tốc độ truyền liệu mạng Zigbee thay đổi từ 20kbit/s tần số 868MHz đến 250kbit/s tần số 2.4GHz Nói tóm lại, Giao thức ZigBee giao thức mạng không dây phát triển đặc biệt cho mạng cảm biến điều khiển liệu tốc độ thấp, giá thành rẻ công suất tiêu thụ thấp Rất nhiều ứng dụng khơng dây hưởng lợi từ ZigBee kể đến điều khiển công nghiệp, ưng dụng tự động gia đình tịa nhà, ngoại vi máy tính, ứng dụng cảm biến y tế, mạng bảo mật không dừng lại Để tìm kiếm giải pháp thay cho cơng nghệ điều khiển mạng có RS-422, RS-485 giao thức khơng dây trả phí, ZigBee có lẽ giải pháp cần đến 1.2 Tìm hiểu giao thức Zigbee Như nói trên, Zigbee giao thức mạng không dây tiêu chuẩn dành cho mạng điều khiển liệu tốc độ thấp Zigbee phân lớp đỉnh tiêu chuẩn IEEE 802.15.4 cung cấp phương pháp học tiêu chuẩn cho việc thực thi chức mạng thiết lập mạng, cấp phát địa cho thiết bị, định tuyến, truyền tải tin dị tìm thiết bị mạng 1.2.1 Tiêu chuẩn IEEE 802.15.4-2003 Giao thức Zigbee sử dụng đặc tả chuẩn IEEE 802.15.4-2003 lớp điều khiển truy cập (Medium Access Layer – MAC) lớp vật lý (Physical Layer – PHY) Tiêu chuẩn IEEE 802.15.4-2003 định nghĩa dải tần hoạt động 2.4GHz, 915 MHZ 868 MHz Mỗi dải tần chứa số lượng kênh định, ví dụ dải tần 2.4 GHz có 16 kênh (từ kênh 11-26), dải tần 915 MHz có 10 kênh (từ 1-10) dải tần 868 MHz có kênh (kênh 0) Tốc độ bit (bit rate) giao thức phụ thuộc vào tần số hoạt động Ở tần số 2.4 GHz, tốc độ bit lên tới 240 kbps, tần số 915 MHz cho tốc độ 40 kbps tần số 868 MHz cho tốc độ liệu 20 kbps Tuy nhiên, tốc độ liệu thực nhỏ tốc độ bit tối đa quy định thất gói tin trễ xử lý Độ dài tối đa gói MAC chuẩn IEEE 802.15.4-2003 127 bytes, có 16 bit mã dư thừa CRC Giá trị 16 bit mã CRC kiểm tra tính tồn vẹn khung liệu Thêm vào đó, IEEE 802.15.4-2003 sử dụng chế truyền liệu có nhận biết Có nghĩa tất khung liệu có gắn cờ đặc biệt yêu cầu xác nhận xác nhận bên nhận khung liệu Nó đảm bảo khung liệu thực truyền đến bên nhận Nếu khung liệu truyền có gắn cờ yêu cầu xác nhận mà không nhận xác nhận khoảng thời gian định bên phát thử truyền lại số lần định trước đưa tin lỗi Cũng cần phải ý việc nhận tín hiệu xác nhận đơn giản nói lên khung liệu nhận cách lớp MAC Tuy nhiên khơng đảm bảo khung liệu xử lý Có thể lớp MAC nút nhận nhận xác nhận khung liệu thiếu tài nguyên để xử lý nên khung liệu bị hủy bỏ lớp cao Như thế, lớp cao yêu cầu có thêm trả lời xác nhận từ bên nhận 1.2.2 Loại thiết bị Về loại thiết bị, chuẩn IEEE 802.15.4-2003 quy định loại thiết bị thiết bị tính đầy đủ (Full Function Device – FFD) thiết bị tính rút gọn (Reduced Function Device – RFD) Các tính loại thiết bị sau: 4.4.3.2 Sơ đồ nguyên lý - Hình 4-15: Sơ đồ nguyên lý mạch đóng mở tải xoay chiều IC cách ly quang MOC3041 cấu tạo gồm diode lối vào photo triac lối chuyên để điều khiển cách ly cực Gate Triac công suất lớn Bên MOC3041 có sẵn mạch phát điểm “khơng”, đồng thời có tín hiệu mở triac điện áp lưới bắt đầu qua điểm “khơng ” Opto mở để giảm dịng khởi động cho Triac công suất 69 - Thông thường cảm biến dòng sử dụng để đo dòng tải xoay chiều, thiết kế IC đo dòng hiệu ứng hall thay để đơn giản - hóa kích thước mạch điện xử lý tín hiệu Tín hiệu từ cảm biến dịng ASC712 có dạng hình sine, tần số 50Hz điện áp offsert = 2.5V, biến đổi từ 0.5V đến 4.5V Tín hiệu qua cầu trở để giảm thang điện áp 3.3V chỉnh lưu trước đưa vào ADC VĐK 4.4.4 Sơ đồ module đọc phím bấm cảm ứng điện dung 4.4.4.1 Sơ đồ nguyên lý Hình 4-16: Sơ đồ nguyên lý module đọc phím cảm ứng điện dung Trong đó: - IC TTP229 chip chuyên dụng đọc phím cảm ứng điện dung, có khả đọc 16 phím bấm điện dung - Mã phím đọc giao tiếp SPI/I2C trực tiếp từ chân I/O Độ nhậy thay đổi giá trị điện trở mạch 4.4.4.2 Hình ảnh mạch in Hình 4-17: Mạch PCB module phím bấm cảm ứng sử dụng IC TTP229 70 4.5 Chương trình chi tiết nút mạng MiWi PRO 4.5.1 Chương trình nút mạng chủ Power Up Init Miwi PRO Stack Tìm mạng để gia nhập hoạt động nút Tạo mạng Khơng Nhận cấu hình Lưu vào Flash Chạy Miwi PRO Stack Không Gửi phản hồi Về nút Có yêu cầu phản hồi từ nút concơncon Có Có Thực u cầu Hình 4-18: Chương trình cho nút chủ mạng MiWi PRO - Sau khởi tạo Miwi Stack, nút mạng thiết lập mạng kênh tần số với PAN ID 1234, địa 0000 Cấu hình lưu vào chip Flash SPI Tùy vào cấu hình hoạt động, Nút mạng biết yêu cầu điều khiển lệnh điều khiển tương ứng tới nút yêu cầu Ở đây, nút mạng chủ nhận yêu cầu đóng/mở thiết bị nút điều khiển tải phản hồi nút dịng điện chạy qua tải 71 4.5.2 Chương trình nút điều khiển tải nút trung gian (nút con) Power Up Init Miwi PRO Stack Khơng Tìm Mạng Sleep Có Nhận cấu hình Lưu vào Flash Chạy Miwi PRO Stack Khơng Gửi phản hồi Về Master Có lệnh từ Master Có Thực lệnh Hình 4-19: Chương trình cho nút - - Sau khởi tạo Miwi Stack, nút mạng dị tìm mạng kênh tần số Nếu tìm thấy, bắt đầu gia nhập đọc cấu hình riêng từ Master Cấu hình lưu vào chip Flash SPI Tùy vào cấu hình hoạt động, Nút mạng biết cách lệnh điều khiển gọi driver tương ứng với lệnh Ở đây, nút mạng nhận lệnh đóng/mở chân I/O tương ứng với TRIAC lệnh đọc chân ADC tương ứng với cảm biến dịng 72 4.5.3 Chương trình nút đọc phím điều khiển Power Up Init Miwi Stack Khơng Tìm Mạng Sleep Có Nhận cấu hình Lưu vào Flash Chạy Miwi Stack Không Gửi yêu cầu Về Master Có Phím Bấm Có Đọc Mã Phím Hình 4-20: Chương trình cho nút đọc phím bấm cảm ứng - - Sau khởi tạo Miwi Stack, nút mạng dò tìm mạng kênh tần số Nếu tìm thấy, bắt đầu gia nhập đọc cấu hình riêng từ Master Cấu hình lưu vào chip Flash SPI Tùy vào cấu hình hoạt động, Nút mạng biết cách lệnh điều khiển gọi driver tương ứng với lệnh Ở đây, nút mạng nhận lệnh quét chân tương ứng với module bàn phím sau gửi phản hồi có kiện phím bấm 73 Chương KẾT QUẢ VÀ MỞ RỘNG ĐỂ TÀI 5.1 Kết thực đề tài Sau kết thúc trình thực nghiệm, đề tài đạt mục tiêu lớn đề từ đầu là: - Nghiên cứu giải pháp mạng khơng dây có tìm giải pháp vừa dễ tiếp cận, dễ làm với giá rẻ Đó giao thức mạng không dây MiWi PRO Microchip - Triển khai số ý tưởng tự động hóa thiết bị gia đình Phần thực nghiệm trình bày ý tưởng điều khiển hệ thống chiếu sáng theo nhiều chế độ, điều khiển bình nóng lạnh, điều hịa nhiệt độ theo nhiệt độ mơi trường Tất ứng dụng điều khiển thực tính đến thói quen chủ nhà  Khó khăn Những mục tiêu đạt kết trình dài nhiều bị gián đoạn tưởng chừng phải bỏ dở suốt năm Đã có khó khăn cản trở việc đề tài cán đích sớm hơn, tính mẻ hấp dẫn đề tài cao nhiều so với thời điểm tại, bao gồm: - Đầu tiên khó khăn việc xếp thời gian dành cho đề tài Hai năm qua năm bận rộn thực mang đến thay đổi lớn đời tơi Đó năm đầu làm môi trường công nghiệp thực với khối lượng công việc cao nhiều áp lực Đồng thời lượng thời gian lớn dành cho kiện riêng lập gia đình, sinh Bởi vậy, thực có lúc thân nghĩ đến việc bng xi, bỏ dở đề tài khóa học Thạc sỹ quan trọng để tập trung cho mục tiêu khác - Khó khăn thứ vấn đề kỹ thuật đề tài thân tơi có kinh nghiệm nghiên cứu, làm việc thực với mạng không dây trước Chính việc lúc vừa phải tìm hiểu nhiều loại mạng khơng dây khác vừa phải đưa so sánh đánh giá ưu nhược điểm chúng thực tế trình tương đối khó khăn tiêu tốn nhiều thời gian Thêm vào đó, việc lập trình mạng theo giao thức với chút kinh nghiệm lập trình mang đến nhiều lúng túng luẩn quẩn trình học lập trình 74 Tuy nhiên, nhờ có động viên giúp đỡ tất người, đặc biệt từ Thầy Tập Thầy cán Khoa, động viên cố gắng để kịp hồn thành đề tài vào chót Vấn đề kinh ngiệm mạng khơng dây lập trình giải nhờ đơn giản giao thức MiWi PRO tài liệu hướng dẫn cung cấp Microchip Sau thời gian tìm hiểu lý thuyết thực nghiệm sản phẩm, nói đề tài thu kết mong đợi, đồng thời hạn chế rút Thêm vào định hướng khả thi để tiếp tục phát triển đề tài lên thành hệ thống mạng ổn định, bảo mật giá rẻ ứng dụng cho hầu hết nhà Việt Nam  Kết đạt được: Về lý thuyết, luận văn trình bày chi tiết giao thức truyền thơng khơng dây tương đối có điểm bật hấp dẫn người muốn tìm hiểu lẫn nhà phát triển mạng ứng dụng mạng khơng dây Đó giao thức MiWi PRO hãng sản xuất chip Microchip – giao thức đơn giản hướng tới mạng khơng dây kích thước nhỏ, yêu cầu tài nguyên phần cứng hồn tồn miễn phí phần mềm, kể sử dụng chúng cho sảm phẩm thương mại Giao thức sử dụng giải pháp mạng không dây Microchip mang lại lợi ích khơng nhỏ đơn giản, dễ học, dễ triển khai quan trọng có khả tương thích với tất thu phát sóng vơ tuyến Microchip nên thay dễ dàng q trình phát triển Về thực nghiệm, việc ứng dụng giao thức MiWi PRO để triển khai mạng không dây theo dạng lưới (mesh) phạm vi nhỏ điểm thành công đề tài Phần thực nghiệm đề tài thử nghiệm thành công mạng MiWi PRO với bốn nút mạng bao gồm nút chủ mạng, nút điều phối trung gian, nút ghi nhận yêu cầu điều khiển thiết bị cuối nút điều khiển thiết bị chấp hành nút mạng hoạt động minh họa mạng dạng lưới điển hình tin truyền mạng qua nhiều nút khác nhau, đồng thời thiết bị có khả giao tiếp với thiết bị khác mạng Một kết đề tài luận văn ứng dụng thành công mạng giao thức MiWi PRO để vận hành điều khiển thiết bị gia đình Kết mở hướng công nghệ nhà thông minh với giá thành thấp đơn giản thiết kế, triển khai 75  Một vài hình ảnh hoạt động hệ thống mạng điều khiển, chấp hành sử dụng giao thức MiWi PRO: - Các nút mạng thiết bị chấp hành chưa hoạt động: Hình 5-1: Hệ thống mạng thiết bị chấp hành chưa hoạt động Trong đó: – Nút mạng chủ – Nút mạng trung gian – Nút mạng #1, gắn với bảng điều khiển gồm phím bấm – Nút mạng #2, gắn với mạch điều khiển chấp hành – Thiết bị chấp hành bóng đèn, bật/tắt độc lập đồng thời 76 - Hệ thống hoạt động: Sử dụng phím bấm bảng điều khiển để bật tắt hệ thống chiếu sáng qua mạng không dây MiWi PRO: o Điều khiển bật đèn số 1: Hình 5-2: Điều khiển bật đèn số qua mạng không dây MiWi PRO 77 o Điều khiển bật đèn số 2: Hình 5-3: Điều khiển bật đèn số qua mạng không dây MiWi PRO o Điều khiển bật đèn: Hình 5-4: Điều khiển bật đèn đèn qua mạng không dây MiWi PRO 78 5.2 Hướng phát triển đề tài Từ kết thực nghiệm đạt đề tài mạng không dây dạng lưới ổn định, bảo mật cao có khả mở rộng dành cho thiết bị dùng gia đình hội để phát triển tiếp đề tài thực khả quan rõ ràng Với cảm biến nhiệt độ nút mạng chủ, thiết kế điều khiển thiết bị sưởi ấm, điều hịa nhiệt độ bình nóng lạnh hộ Để điều khiển hệ thống rèm cửa, cửa sổ thơng gió, ta sử dụng cảm biến ánh sáng để tăng cường an ninh ta gắn cảm biến hồng ngoại cửa vào khu vực quan trọng nhà, v.v Nói chung, ý tưởng công nghệ nhà thông minh phát triển ngày với giải pháp không dây MiWi PRO triển khai đề tài, hồn tồn thực hóa chúng đưa sản phẩm ứng dụng tiến xa phạm vi đề tài Mục tiêu trước mắt tơi đưa chúng nhà dần bổ sung thêm việc điều khiển tự động hóa cho thiết bị khác, hướng tới việc sở hữu trải nghiệm nhà tự động hóa đa số thiết bị hoạt động cách thông minh Xa khả đưa sản phẩm thị trường sản phẩm thương mại Với lợi giá thành thiết kế triển khai rẻ hơn, chắn giải pháp với MiWi PRO tự có cho lợi cạnh tranh không nhỏ tham gia thị trường thiết bị ứng dụng công nghệ nhà thông minh 79 KẾT LUẬN Giải pháp mạng không dây với giao thức MiWi PRO thiết bị Microchip giới thiệu thử nghiệm thành công đề tài không hoàn toàn mẻ thực gợi ý tốt cho đối tượng người dùng nhà phát triển mạng ứng dụng không dây Nó cho người dùng người ham thích cơng nghệ khơng dây cách tiếp cận đơn giản dễ dàng để bắt đầu xây dựng phát triển mạng ứng dụng không dây cho riêng họ Đồng thời mang đến cho nhà phát triển hội rõ ràng để phát triển thương mại hóa sản phẩm họ sử dụng giao thức MiWi PRO thiết bị Microchip mà trả thêm khoản phí ngồi chi phí phần cứng Ở tiềm lớn để đưa ứng dụng thơng minh tự động hóa vào ngơi nhà phổ cập hóa cơng nghệ nhà thơng minh tới đa số người dùng Việt Nam Với thân tôi, việc thực thành công đề tài trang bị cho kiến thức tảng thêm chút kinh nghiệm lĩnh vực mạng ứng dụng không dây, đặc biệt Microchip Những kiến thức kinh nghiệm sở để tơi khơng q khó khăn tiếp cận công nghệ không dây khác nhắm tới mục đích sử dụng khác Những bổ sung hành trang quý báu giúp tiếp cận cơng việc mới, nắm lấy chúng muốn tự trang bị cho kỹ sống làm việc tốt Qua đây, muốn xin lần cảm ơn người Thầy PGS.TS Ngơ Diên Tập tận tâm tận tình động viên, giúp đỡ nhiều suốt năm qua, từ làm đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên đến tận hơm hồn thành đề tài luận văn thạc sỹ Cảm ơn gia đình người bạn Thầy, anh chị cán khoa Điện Tử - Viễn Thông tạo điều kiện giúp đỡ tơi hồn cảnh Cuối cùng, kết thúc đề tài bước tiến thân khởi đầu cho đề tài khác riêng mình, tơi ln tin cơng việc mang lại động lực, trải nghiệm ý nghĩa cho sống TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Jin-Shyan Lee, Yu-Wei Su, and Chung-Chou Shen (2007), “A Comparative Study of Wireless Protocols: Bluetooth, UWB, ZigBee, and Wi-Fi” The 33rd Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society (IECON) [2] Wei Yuan, Xiangyu Wang and Jean-Paul M G Linnartz, “A Coexistence Model of IEEE 802.15.4 and IEEE 802.11b/g”, Web: “http://www.wirelesscommunication.nl/wireless/articles/A%20Coexistence %20Model%20of%20802.15.4%20and%20802.11_Oct.16.pdf” [3] Telkonet (2014), “Wireless Interference? Not an Issue!”, Web: “http://www.telkonet.com/datasheets/ZigBee_Rev1_022014.pdf” [4] Derrick P Lattibeaudiere (2008), “Microchip ZigBee-2006 Residential Stack Protocol”, Microchip Application Note [5] Derrick P Lattibeaudiere (2009), “Microchip ZigBee® PRO Feature Set Protocol Stack”, Microchip Application Note [6] Jeremias Eisner, “Think Wireless with ZigBee™ & MiWi™”, web: “http://www.epd-ee.eu/print.php?id=5464” [7] Web: “http://en.wikipedia.org/wiki/ZigBee” [8] David Flowers and Yifeng Yang (2010), “Microchip MiWi™ Wireless Networking Protocol Stack”, Microchip Application Note [9] Yifeng Yang (2010), “Microchip MiWi™ P2P Wireless Protocol”, Microchip Application Note [10] Yifeng Yang (2011), “Microchip MiWi™ PRO Wireless Networking Protocol”, Microchip Application Note [11] Yifeng Yang (2009), “Microchip Wireless (MiWi™) Application Programming Interface – MiApp”, Microchip Application Note [12] Yifeng Yang (2009), “Microchip Wireless (MiWi™) Media Access Controller – MiMAC”, Microchip Application Note [13] Microchip Technology Inc (2011), PIC18F46J50 Family Datasheet [14] Microchip Technology Inc (2011), MRF24J40MC Datasheet [15] Microchip Technology Inc (2005-2014), MCP9700/9700A Datasheet [16] Microchip Technology Inc (2012), “MiWi demo kit User's Guide” PHỤ LỤC Phụ lục 3.1: Các tham số cấu hình phần mềm file cấu hình MiApp.[15] ... 2- 3: Topo mạng dạng lưới giao thức MiWi Hình 2- 4: Topo mạng dạng lưới giao thức MiWi PRO Hình 2- 5: Định dạng khung giao thức MiWi PRO Hình 2- 6: Cơ chế định tuyến giao thức MiWi PRO Hình 2- 7: Quy... thức MiWi PRO Bảng 2. 5: Các dịch vụ giao thức giao thức MiWi PRO Bảng 2. 6: Các dịch vụ giao thức cho tần số linh hoạt MiWi PRO Bảng 2. 7: Định dạng dịch vụ báo cáo điều phối Bảng 2. 8: Định dạng... lưới, giao thức MiWi PRO giới thiệu loạt dịch vụ giao thức Tất dịch vụ giao thức tuân thủ định dạng báo cáo giống giao thức MiWi Các dịch vụ giao thức sử dụng loại báo cáo 0x00 Với dịch vụ giao thức