Nhƣ đã trong chƣơng 1 đã đề cập, Zigbee đƣợc ứng dụng trong các ứng dụng thu thập và điều khiển với yêu cầu lƣu lƣợng nhỏ. Để thể hiện ứng dụng của Zigbee trong thu thập dữ liệu, phần tiếp theo sẽ trình bày về một thiết kế một mạng Zigbee hình sao sử dụng giải pháp Zigbee của hãng TI(Texas Intrusment).
Hình 3.1 mô tả sơ đồ mạng: Management Station Zigbee Coordinator End Device n End Device 1 End Device 2 …... Hình 3.1. Sơ đồ chung hệ thống Mạng sử dụng cấu hình hình sao gồm 3 thành phần chính:
- Các thiết bị đầu cuối (End Device[1-n]): Thực hiện thu thập dữ liệu tại vị trí nó đƣợc đặt thông qua các cảm biến. Thiết kế sử dụng cảm biến nhiệt độ và các ADC để thu thập về nhiệt độ và điện thế nguồn cung cấp cho thiết bị. Dữ liệu đƣợc thu thập sau đó sẽ đƣợc gửi về bộ điều phối mạng. Các thiết bị đầu cuối là các RFD với chức năng xử lý giới hạn. Nó sẽ không có khả năng định tuyến.
- Bộ điều phối mạng Zigbee (Zigbee Coordinator): Bộ điều phối mạng đảm nhiệm chức năng của một bộ điều phối(khởi tạo và quản lý mạng của riêng nó). Ngoài ra, nó còn đảm nhiệm chức năng của một data hub thu thập dữ liệu gửi từ các
thiết bị đầu cuối khác. Dữ liệu này sau đó sẽ đƣợc gửi lên trạm quản lý cho mục đích giám sát.
- Trạm quản lý(Management Station): Trạm quản lý thực chất là một PC giao tiếp với bộ điều phối. Nó sử dụng phần mềm quản lý để hiển thị thông tin về tại các nút đầu cuối của mạng(nhiệt độ, điện thế nguồn cung cấp).
Cấu trúc của các thiết bị đầu cuối và bộ điều phối mạng:
Hình 3.2. Cấu trúc của các End Device
Về cơ bản, các thiết bị đầu cuối và bộ điều phối mạng có cấu trúc giống nhau, ngoại trừ bộ điều phối mạng sẽ có thêm khối Interface Unit đảm nhiệm giao diện với PC ở trạm điều khiển. Chức năng các khối trong 2 sơ đồ nhƣ sau:
- Module CC2420 : đảm nhiệm chức năng RF. Nó là khối thu phát sử dụng IC CC2420 tƣơng thích với các đặc trƣng vật lý của chuẩn Zigbee.
- MicroController MSP430FG4618 : là khối điều khiển chính của thiết bị, nó điều khiển toàn bộ hoạt động của các khối khác. Đây là dòng vi điều khiển công suất cực nhỏ do TI sản xuất.
- ADC Unit: thực hiện chức năng chuyển đổi tƣơng tự sang số. Nó đƣợc tích hợp bên trong vi điều khiển MSP430FG4618. Nó sẽ đảm nhiệm mã hóa giá trị của sensor nhiệt độ và điện áp nguồn cung cấp thành giá trị nhị phân để truyền đến trạm quản lý.
- Sensor nhiệt độ: thực hiện cảm ứng nhiệt độ môi trƣờng. Nó đƣợc tích hợp trong MSP430FG4618.
- Battery : là nguồn nuôi chính của thiết bị cung cấp công suất hoạt động cho cả thiết bị.
Đồ án tốt nghiệp Chương 3: Mô tả thiết kế mạng thu thập dữ liệu không dây
- Interface Unit: đảm nhiệm giao diện với PC. Thực chất nó sử dụng giao diện RS232 tích hợp trong MSP430FG4618.
Hình 3.3. Cấu trúc bộ Zigbee Coordinator