4.4.1. Yêu cầu phần cứng
Phần cứng sử dụng trong mô hình điều khiển này cần phải đáp ứng đƣợc các khối chức năng chính nhƣ sau:
Khối nguồn.
MCU - Vi xử lý điều khiển trung tâm Khối giao tiếp:
SIM900 – Module kết nối GSM, GPRS (hỗ trợ SMS và IP)
USB – Chuẩn kết nối phổ biến.
RS-232 – Chuẩn kết nối phổ biến trong công nghiệp. Khối điều khiển:
Module cảm biến thiết bị.
Module điều khiển thiết bị. Khối cấu hình, trạng thái:
Các nút nhập dữ liệu vào.
Hiển thị (LED or LCD).
Lƣu trữ (SD card).
Dƣới đây là biểu đồ mô hình hóa thiết bị điều khiển:
Khối Nguồn MCU K h ố i đ iề u k h iể n C ấu h ìn h , tr ạn g th ái
Khối giao tiếp Cảm biến Điều khiển Key input Hiển thị Lưu trữ SIM900 USB RS232
4.4.2. Thiết bị sử dụng trong quá trình Demo và kiểm thử
Do khối lƣợng công việc thực hiện đề tài tƣơng đối lớn, không thể phát triển hết các thành phần của mô hình điều khiển, do đó phần cứng của thiết bị điều khiển đƣợc sử dụng lại từ đề tài nghiên cứu của bạn Đào Nam Thái – K16D2 – Đại học Công Nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội, tài liệu tham khảo [3]. Phần cứng này đáp ứng đƣợc tất cả các yêu cầu trong mô hình điều khiển thiết bị sử dụng phần mềm trên Android thông qua mạng di động.
Thiết bị này sử dụng:
Vi điều khiển dSPIC33FJ128MC804 làm bộ xử lý trung tâm.
Đo dòng DT266, ADE7753 làm nhiệm vụ thu thập các thông số về dòng và công suất.
SIM900 dùng giao tiếp với các dịch vụ của nhà cung cấp dịch vụ di động. LM35 dùng làm cảm biến nhiệt độ.
Các rơle dùng nhƣ các công tắc điện để đóng ngắt.
Có Keyboard gồm 4 phím nhấn có thể cấu hình đƣợc cho thiết bị. Có hiển thị bằng LCD 2 dòng, 16 ký tự và các LED trạng thái. Có thẻ nhớ ngoài SD card, để lƣu dữ liệu của thiết bị.
Có các giao tiếp USB và RS-232.
Hình 4-75: Khối vi điều khiển trung tâm
Hình 4-76: Khối hiển thị
Hình 4-78: Khối giao tiếp
4.5. Thiết kế phần mềm nhúng trên thiết bị.
Các module phần mềm điều khiển các khối chức năng phần cứng cơ bản: LCD, Keyboard, RS-232, USB, giao tiếp với thẻ nhớ ngoài SD card không đƣợc nói tới ở phần mô tả trong đề tài này.
Thiết bị này có thể coi nhƣ một thiết bị trung tâm, điều phối các thiết bị điện khác đƣợc kết nối tới nó nhƣ các thiết bị kiểu ON-OFF, các thiết bị cảm biến, hay các thiết bị cần truyền dữ liệu lớn nhƣ camera, audio,..
Do đó cần phải giải quyết các bàn toán cụ thể khi có yêu cầu cụ thể của thiết bị đầu cuối.
Giải thuật mô tả kết nối giữa thiết bị và phần mềm trên Android đƣợc mô tả chi tiết nhƣ sau:
Thiết bị nhận tín hiệu đồng bộ đi vào điều khiển bằng tin nhắn SMS từ Android. Thiết bị tự kiểm tra trạng thái kết nối GPRS của mình, thông báo tới Android địa chỉ IP của mình, khi địa chỉ IP thay đổi do DNS của nhà mạng di động cấp lại cũng sẽ đƣợc thông báo tới Android qua SMS. Android sẽ lƣu trữ thông tin kết nối thay đổi này.
Thiết bị mở IP Port để nhận dữ liệu nhƣ là 1 server.
Khi Android cần gửi lệnh điều khiển hay gửi yêu cầu lấy trạng thái cũng nhƣ các tham số của thiết bị sẽ mở kết nối Socket tới thiết bị và gửi dữ liệu.
Khi kết nối IP không thể thành công, giao tiếp giữa Android và thiết bị sẽ thông qua SMS.
Hình 4-79: Biểu đồ tuần tự quá trình giao tiếp giữa thiết bị với phần mềm trên Android
CHƢƠNG 5: KẾT QUẢ VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN
5.1. Kết quả
Sau một thời gian tìm hiểu cũng nhƣ nhận đƣợc sự hƣớng dẫn tận tình của PGS- TS Ngô Diên tập, tôi Bùi Thị Linh, tác giả của đề tài này đã thu nhận đƣợc một số kết quả nhƣ sau:
Hiểu các giao thức truyền thông trong mạng di động: SMS, GPRS, 3G,.. Hiểu giao thức TCP/IP.
Hiểu kiến trúc mạng thông tin di động Vinaphone.
Nắm đƣợc kiến trúc hệ điều hành Android, cũng nhƣ Android SDK dùng cho phát triển phầm mềm trên Android.
Nắm đƣợc kiến trúc điều khiển tự động hóa trên các hệ thống nhúng. Kiểm soát đƣợc phƣơng pháp truyền thông giữa các thiết bị.
Cụ thể hơn, tác giả đã dựng đƣợc mô hình kết nối giao thức hỗn hợp, hoàn thiện phần mềm giám sát điều khiển trên Android. Demo đƣợc kết nối giữa các thiết bị Android với nhau qua mô hình kết nối này.
Hiện tại đồ án chƣa thể đi đến hoàn thiện một sản phẩm thƣơng mại hóa đƣợc, do những giới hạn về thời gian, nhƣng đã chứng minh đƣợc tính đúng đắn của mô hình khi phần mềm trên Android đã kết nối thành công với thiết bị có yêu cầu tiêu chuẩn.
5.2. Hƣớng phát triển
Với những gì đạt đƣợc sau quá trình nghiên cứu cũng nhƣ phát triển đồ án, tôi nhận thấy rằng:
Đề tài này có tính thực tiễn cao. Có thể áp dụng tốt trong các ứng dụng dân dụng cũng nhƣ công nghiệp.
Với khả năng công nghệ này, cũng nhƣ những tiến bộ và phổ cập của các thiết bị công nghệ (Android, iphone, winphone, …) khả năng kiểm soát của con ngƣời sẽ ngày càng linh hoạt và tiện nghi hơn.
Nhƣng để đi vào đời sống thực tế và sản xuất, đề tài này sẽ còn phải hoàn thiệt thêm nhiều, cũng nhƣ cần nguồn lực phát triển đủ mạnh (nhiều kỹ thuật đƣợc sử dụng) cũng nhƣ phƣơng pháp kiểm tra đánh giá một cách khoa học.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
1. Phan Tuấn Anh (2002), Hệ thống dịch vụ vô tuyến gói chung GPRS, Đồ án tốt nghiệp, Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội, tr 6-16.
2. Nguyễn Quang Lƣu (2010), Tìm hiểu tổng quan mạng Vinaphone, Báo cáo thực tập, Trƣờng Đại học CNTT và truyền thông, Đại học Thái Nguyên.
3. Đào Nam Thái (2012), Thử nghiệm thiết bị điều khiển giám sát dòng điện thông qua mạng GSM, Luận văn Thạc sĩ, Trƣờng Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội, tr 70-76
4. Trần Ngọc Việt (2009), Xây dựng chương trình kiểm soát lưu lượng thông tin trao đổi qua hệ thống mạng, Đồ án tốt nghiệp, Trƣờng Đại học Hàng Hải Việt Nam, tr. 9-20.
Tiếng Anh
5.Android Developers, http://developer.Android.com.
6. C# Corner, http://www.c-sharpcorner.com/uploadfile/nipuntomar/architecture- of-android/.
7. Google IO, http://sites.google.com/site/io/anatomy--physiology-of-an-android. 8. Ericsson AB (2004), GSM MSC configuration,Student Book, pp. 237-240, 303-306.
9. Xaluan.Công nghệ thông tin, http://www.xaluan.com/modules.php?name- =News&file=article&sid=259297