Cấu trúc tập lệnh rút gọn của vi điều khiển Atmega

Một phần của tài liệu (LUẬN văn THẠC sĩ) nghiên cứu kiến trúc mạng cảm biến không dây và ứng dụng (Trang 49 - 52)

Cốt lõi của AVR là sự kết hợp các câu lệnh phong phú với 32 thanh ghi đa chức năng. Tất cả 32 thanh ghi đều trực tiếp kết nối tới bộ xử lý logíc số học, cho phép truy nhập 2 thanh ghi độc lập trong một câu lệnh đơn đƣợc thực hiện trong một chu kỳ xung. Kết quả của cấu trúc trở nên đơn giản, hiệu quả hơn, trong khi vẫn đạt đƣợc thời gian xử lý nhanh hơn các vi điều khiển cấu trúc tập lệnh phức hợp thông thƣờng khác.

Bộ nhớ AVR đƣợc chia làm 2 phần chính: Bộ nhớ chƣơng trình và bộ nhớ dữ liệu. Bộ nhớ chƣơng trình của AVR là bộ nhớ Flash có dung lƣợng 128 Kbytes, có độ rộng là 16 bit. Bộ nhớ dữ liệu của AVR chia làm 2 phần chính là bộ nhớ truy cập nhẫu nhiên tĩnh (SRAM) và bộ nhớ EEPROM (là bộ nhớ dữ liệu có thể ghi xóa

ngay trong lúc vi điều khiển đang hoạt động và không bị mất dữ liệu khi nguồn điện cung cấp bị cắt).

Bằng việc kết hợp với một CPU 8-bit RISC với bộ nhớ Flash tự lập trình trong hệ thống trên một Chip, các dòng mega của AVR là một vi điều khiển mạnh, thỏa mãn yêu cầu về một bộ vi điều khiển với độ linh hoạt cao. Tùy vào yêu cầu thực tế cần xử lý mà ngƣời dùng có thể sử dụng từng dịng mega AVR cho phù hợp. Đối với các node chỉ có nhiệm vụ thu nhận dữ liệu, xử lý bƣớc đầu và truyền đến node trung tâm thì khơng cần nhiều mơ-đun kết nối với thiết bị ngoại vi, do vậy sử dụng ATmega 8 là phù hợp do nó vẫn hỗ trợ đầy đủ về lập trình và phát triển các công cụ hệ thống, mà lại tiết kiệm năng lƣợng giúp kéo dài thời gian hoạt động, đồng thời tiết kiệm chi phí mà vẫn đảm bảo yêu cầu.

Đối với bộ điều khiển tƣới nƣớc, do cần phải sự giao tiếp với nhiều node cũng nhƣ phải giao tiếp với van tự động, máy bơm tự động, và có thể kết nối thêm với mạng Internet/GPRS…, nên yêu cầu về xử lý cũng phải cao hơn, các cổng kết nối các thiết bị ngoại vi cũng cần nhiều hơn, chính vì vậy ở đây tác giả lựa chọn vi điều khiển mạnh hơn, có nhiều kết nối ngoại vi hơn là ATmega128 để đảm bảo quá trình xử lý thơng tin.

3.3. Bộ thu phát vô tuyến nRF24L01 [17,19]

Bộ thu phát nRF24L01 là bo mạch thiết kế cho giải pháp truyền dữ liệu không dây, sử dụng chip thế hệ mới nhất nRF24L01+ của hãng Nordic's, sử dụng dải tần số 2,4 - 2,5 GHz ISM, hỗ trợ tốc độ truyền dữ liệu 250 Kbps, 1 Mbps và 2 Mbps, với tốc độ 250 Kbps hoặc 1 Mbps, nRF24L01 chiếm băng thông 1 MHz trong dải ISM 2.400-2.4835 GHz. Trong khi tốc độ 2 Mbps, nó sử dụng băng thơng 2 MHz trong dải ISM 2.400-2.4835 GHz. Để đảm bảo độ tin cậy khi truyền tin không dây, máy phát và máy thu phải duy trì cùng một kênh tần số vơ tuyến. Chúng có thể đƣợc cấu hình bằng cách thiết lập RF_DR của đăng ký RF_SETUP (cụ thể tốc độ truyền là 1Mbps chốt cài là “0”, tốc độ 2Mbps chốt cài là “1”).

Tốc độ dữ liệu cao hơn làm giảm khả năng xung đột trong quá trình tuyền. Tuy nhiên, khi sử dụng tốc độ truyền dữ liệu thấp hơn sẽ có sự nhạy cảm cao hơn của việc tiếp nhận dữ liệu. Trong mọi trƣờng hợp, giữa máy phát và thu RF phải duy trì tỷ lệ tƣơng tự để có thể giao tiếp với nhau. Với tốc độ 250 Kbps hoặc 1 Mbps, nRF24L01 chiếm 1 MHz băng thông trong dải 2.400-2.4835 GHz ISM, trong khi ở tốc độ 2 Mbps, nó sử dụng băng thơng 2 MHz trong dải ISM 2.400-2.4835. Tần số vô tuyến (f0) đƣợc xác định bởi kênh RF_CH và có thể đƣợc tính nhƣ sau: f0 = (2400 + RF_CH) MHz.

Trong bộ thu phát nRF24L01 ngoài đặc điểm là tiêu thụ năng lƣợng rất thấp, thì nRF24L01 cịn có tính năng nổi bật là tính năng Enhanced ShockBurst ™, đƣợc phát triển nhƣ là một lớp liên kết dữ liệu dựa trên gói. Nó bao gồm các tính năng nhƣ tự động lắp ráp gói và thời gian, tự động xác nhận và truyền lại gói, nếu cần. Nó cải thiện hiệu suất năng lƣợng cho các hệ thống đơn hƣớng và hai chiều, mà không cần thêm phức tạp trên bộ điều khiển. Hơn nữa, Enhanced ShockBurst ™ làm cho truyền thông liên kết dữ liệu hai chiều dễ dàng hơn nhiều để đạt đƣợc. Trên thực tế, việc xử lý gói tin ở chế độ này có nghĩa là sự trao đổi gói giữa các máy thu phát RF. Nghĩa là, một máy thu phát đƣợc coi là máy thu chính (PRX), cịn máy kia là máy phát chính (PTX). Quy trình lắp ráp gói tự động tiến hành nhƣ sau:

+ PTX truyền một gói tin tới PRX, sau đó PTX đƣợc thiết lập để nhận chế độ và đợi cho gói tin ACK từ PRX;

+ Một khi gói dữ liệu nhận đƣợc bởi PRX, chức năng Enhanced ShockBurst ™ tự động lắp ráp và gửi một gói ACK tới PTX. Sau đó, PRX trở lại chế độ nhận lại;

+ Nếu PTX không nhận bất kỳ gói ACK nào ngay lập tức, Enhanced ShockBurst ™ sẽ tự động truyền gói lại sau khoảng thời gian có thể lập trình đƣợc. Sau đó, PTX đƣợc thiết lập để nhận chế độ và đợi một gói ACK.

Sơ đồ nối giữa bộ thu phát nRF24L01 với vi điều khiển

Một phần của tài liệu (LUẬN văn THẠC sĩ) nghiên cứu kiến trúc mạng cảm biến không dây và ứng dụng (Trang 49 - 52)

Tải bản đầy đủ (PDF)

(88 trang)