Draadloos embedded meetsysteem via Bluetooth
Kristof Booghmans 3 PB - MCT
Inhoud van deze presentatie
z
Bespreking van de opbouw Metingen Microcontroller en programma in C Relais Draadloze communicatie en Bluetooth PDA en programma in C#.NET Besluit
z
Demo-voorstelling van de opstelling
z z z z z z
Hoe kom ik tot mijn eindwerkproject
z z
Eigen ideeën PWO-project VIRTIEM ( Virtual Instumentation for Embedded Systems )
Æ Mijn eindwerkproject
Omschrijving van de eindwerkopdracht Ontwerp van een embedded meetsysteem, met microcontroller, dat draadloos ingesteld en uitgelezen kan worden met behulp van een PDA. Hierbij moet gebruik gemaakt worden van Bluetooth als communicatielaag. De communicatie geschiedt door middel van remote procedure call. Deze RPC's moeten platform onafhankelijk geïmplementeerd worden met behulp van een universele datarepresentatie, XDR genaamd. Software en hardware voor beide systemen, PDA en embedded systeem met toebehoren, moeten ontwikkeld worden.
1. Principeschema geheel
2. Metingen
2. Metingen z
Elke meetunit bevat 3 metingen: – – –
temperatuurmeting pH-meting niveaumeting
2. Metingen: de temperatuurmeting z
Meting met een LM35
2. Metingen: de pH-meting z
z
z
pH-meting = zuurtegraadmeting zilverchloride-elektrode (hoogohmig) uitgangsspanning tussen de - 414mV bij pH 0 + 414mV bij pH 14
2. Metingen: de niveaumeting
z
z
Niveaumeting door geleiding van de vloeistof Om elektrolyse tegen te gaan: wisselende stroom
3. Analoog-digitale convertor
z z z
Gemeten waarden zijn analoog ( 0 – 5 V ) Omzetten analoog Æ digitaal ( 12 bit ) Serieel doorsturen van de waarden
4. Microcontroller Unit
4. Microcontroller Unit
z
Verwerkingseenheid Geheugenopslag van meetwaarden Spanningsaanpassing datasignalen
z
Bluetooth-unit
z z
4. Microcontroller Unit z
DS89C450 van Maxim – – – – –
2 seriële poorten (Bluetooth en PC-communicatie) 1kB * 8 SRAM intern 3 timers 13 interruptbronnen 4 byte bi-directionele aansluiting
4. Microcontroller Unit Maximaal 64kB SRAM bijschakelen
4. Microcontroller Unit z
Geheugentoegang via multiplexing
4. Microcontroller Unit z
Programma van de microcontroller in C – – – – – – –
Klok Seriële poorten Metingen sturen Meetwaarden en max./min. bijhouden Communicatie met Bluetooth en computer Relaisunit sturen …
5. Relaisunit
5. Relaisunit
z
Serieel aansturen van een shiftregister
z
Sturen van 6 relais (uitbreidbaar) Æ Om licht en verwarming te schakelen
6. Draadloze communicatie en Bluetooth z z z
z
2,45 GHz ISM ( Industrial Scientific Medical ) band 1600 keer per seconde van frequentie wisselen, 79 frequenties beschikbaar Overdrachtsnelheid Versie 1.0 tot 723,1 kbits/s Versie 2.0 tot 2,1 Mbits/s Laag stroomverbruik
6. Draadloze communicatie en Bluetooth
z
LMX8920A van National Semiconductor BGA 116 aansluitingen 10,1 mm op 14 mm
z
Zeer veel services aan boord
z z
6. Draadloze communicatie en Bluetooth z
Solderen van een BGA Æ flowoven
6. Draadloze communicatie en Bluetooth
6. Draadloze communicatie en Bluetooth
z
SimplyBlueCommander Aanpassen van: -
PIN-code (3333) Devicename (Bluetooth aquarium) UART-speed (56700 baud)
6. Draadloze communicatie en Bluetooth z
XDR (external data representation standard) = Standaard om gegevens voor te stellen Verschillende systemen die een andere dataopbouw gebruiken zonder problemen laten samenwerken. (bv.: little endian- en big endian-notatie )
6. Draadloze communicatie en Bluetooth z
Algemeen:
- Alle datablokken hebben een lengte van 4 byte of een veelvoud ervan. - Extra bytes opvullen met nullen - Little endian notatie (most significante byte (MSB) eerst genoteerd )
6. Draadloze communicatie en Bluetooth z
RPC (remote procedure call) = procedureoproep op afstand - Principe als bij gewone functieaanroep - Verschil: functieaanroep is niet lokaal maar op een ander apparaat
6. Draadloze communicatie en Bluetooth
6. Draadloze communicatie en Bluetooth z
z
Toevoegen van functienummer aan de data om de juiste functie aan te roepen
Eindigen met een vast herkenbaar patroon
7. PDA en programma in C#.NET z
z
compact framework programma’s schrijven speciaal voor eigen toepassingen die draaien op PDA’s. Microsoft.NET is een platform- en architectuuronafhankelijk programma en ondersteunt verschillende talen.
7. PDA en programma in C#.NET
z
Gebruik maken van de klasse Virtiem – – – –
Omzettingen XDR Buffering van data Gebruik van verschillende communicatie hardware …
7. PDA en programma in C#.NET
z
Programma PDA in C# – – – – –
Connectie maken met het embedded systeem Ontvangen en weergeven van de gemeten waarden Versturen van de instellingen Aanpassen van het uur …
7. PDA en programma in C#.NET
7. PDA en programma in C#.NET
8. Besluit Inzetbaarheid van het project: z
Door gebruik te maken van: z z z
– –
XDR RPC Klasse virtiem
Universele invulling Breed toepasbaar en inzetbaar
8. Besluit z
Nakoming van het vooropgestelde – – – – – –
3 metingen (temperatuur, pH en niveau) Software voor zowel de microcontroller als PDA Sturing van apparatuur via relais Benodigde printplaten ontwikkeld Mogelijkheid tot computer connectie Uitbreidbaar geheel
8. Besluit z
Verbeteringen naar de toekomst toe – – – – –
Backup-batterij LCD-display Trage dataoverdracht Ander communicatiemedia DCF77 real time module
8. Besluit z
Gebruik van dergelijke systemen – –
Principieel industrieel bruikbaar Vooral nog particuliere toepassing
9. Demo z
z z z
z z
Voorstelling opstelling Uur instellen (op PDA) Metingen uitlezen (op PDA) Min.- en max.- waarden en tijden instellen (op PDA) Communicatie (op PC) Instellingen Bluetooth IC (op PC)
