Lab127:: USB радиомодуль стандарта nanoNET (IEEE 802.15.4a)

ВЫСОКОСКОРОСТНОЙ USB МОДУЛЬ СТАНДАРТА nanoNET

Демонстрационный набор состоит из двух радиомодулей USB-nanoNET и может быть использован для организации полудуплексного беспроводного соединения со скоростью обмена данными около 700 Кбит/сек на расстояниях до 200 метров (до 900 метров при использовании направленных антенн).

Подключение модулей к компьютеру реализовано с помощью интерфейса USB. Встроенное программное обеспечение организует работу устройств в режиме Master-Slave. Демонстрационный набор предназначен для тестирования и оценки качества радиосвязи (в том числе в режиме сниффера). Может также использоваться разработчиками в качестве отладочного средства с возможностью смены прошивки микроконтроллера. Управление процессом обмена данными может выполняться с помощью любой терминальной программы на персональном компьютере (например, Hyper Terminal).

В комплект поставки могут входить:

USB радиомодуль стандарта nanoNET (IEEE 802.15.4a)
Антенна для диапазона 2.4 ГГц
USB кабель для подключения к компьютеру
Демонстрационное программное обеспечение для микроконтроллеров ATmega32L

ОБЩИЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Используемые трансиверы - nanoPAN 5361 (производства Nanotron Technologies GmbH)
Битовые скорости передачи 1 Мбит/сек и 2 Мбит/сек
Уникальный метод частотного chirp-кодирования
Малое энергопотребление, эффективный энерговклад
Возможность функционирования с привязкой к универсальному времени UTC
Совместимость со стандартом IEEE 802.15.4a
Безлицензионный диапазон ISM 2.4ГГц
Использование модулей на территории Российской Федерации регламентировано в постановлениях ГКРЧ РФ

Дополнительные характеристики:

антенный разъем SMA-female
программирование управляющего микроконтроллера ATmega32L по интерфейсу SPI
возможность подключения автономного электропитания
использование внешней памяти типа FRAM (опционально)
использование микросхемы со статическим MAC-адресом (опционально)

ВОЗМОЖНЫЕ СФЕРЫ ПРИМЕНЕНИЯ

Беспроводные сети датчиков
Технологический промышленный контроль и мониторинг
Медицина и защита окружающей среды
Радиочастотные метки RFID / мониторинг движения мобильных объектов
Безопасность
Сети сбора распределенной информации
Сейсмоконтроль
Технология "умный дом" (smart spaces)
Радиосвязь в критических по энергопотреблению приложениях

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Скачать полную версию руководства пользователя.

Блок-схема радиомодуля USB-nanoNET приведена ниже. Устройство собрано на основе трансивера nanoPAN 5361, микроконтроллера ATmega32L и преобразователя интерфейсов FT245RL. Микроконтроллер осуществляет низкоуровневое управление модулем приемо-передатчика и выполняет обработку кадров и обмен информацией с компьютером.

ATmega32L тактируется с помощью внешнего кварцевого генератора на 8 МГц. На разъемы выведены сигналы шины SPI, RX и TX универсального приемо-передатчика, а также предусмотрена возможность подключения внешнего источника питания (например, во время программирования микроконтроллера). ATmega32L и nanoPAN5631 получают питание +3 Вольта от стабилизатора напряжения ADP3330, который в свою очередь подключен к шине USB +5 Вольт. Антенный разъем - SMA female.

В экспериментах по измерению скорости передачи данных с использованием пары USB-модулей была разработана программа для микроконтроллера ATmega32L, которая с одной стороны ожидала поступления данных из компьютера по шине USB, формировала пакеты и отправляла их по шине SPI трансиверу, а в обратном направлении считывала содержимое полученных по радиоэфиру кадров и отправляла их в компьютер. Обнаружение возможности считывания данных, поступающих в прямом и обратном направлениях, происходило путем циклического опроса состояния готовности контроллера FT245RL и регистров статуса nanoPAN по шине SPI.

Встроенное программное обеспечение USB-радиомодулей было практически идентично (код для ATmega32L различался только МАС-адресами, назначаемыми трансиверам).

USB-радиомодули были подключены к разным компьютерам; на каждом из них были установлены драйвера FTDI для работы с микросхемой FT245RL в режиме Virtual Com Port и запущена стандартная программа Windows Hyper Terminal. После запуска терминалов символы, вводимые с клавиатуры на одной стороне, передавались по эфиру и автоматически выводились на другом компьютере.

Hyperterm-nanoNET

В процессе тестирования для передачи большого количества данных (zip-архив) использовалась функция программы Hyper Terminal "Отправить файл" и был выбран протокол "Z-модем с восстановлением после сбоя". Корректность передачи информации была подтверждена успешной проверкой целостности архива. Максимальная скорость в этом случае составила более 720 кбит/с (см. рисунок). Тестирование происходило в режиме, когда на обоих модулях было включено подтверждение приема (Ack) и повторная передача испорченных пакетов до трех попыток включительно.