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Programación y conceptos básico + XBee
Tipo: Apuntes
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¡No te pierdas las partes importantes!
Implementación de Sistemas de Trasmisión de Datos y Sensores en Redes Inalámbricas con XBee integrado en la “Plataforma Open Hardware” Arduino
Índice
3.2 Comunicación entre dos Ordenadores mediante dos módulos XBee 802.15.4 (serie 1) 3.3 Comunicación entre dos Ordenadores mediante dos módulos XBee 802.15.4 (serie 1) 3.4 Configuración de un botón como Entrada Digital
3.5 Salida Digital con un diodo LED
4.1. Programación de los Módulos XBee 4.2 Test de una comunicación PC ->XBee 4.3 Timbre inalámbrico - XBee Serie 1
Este trabajo está bajo licencia Creative Commons Attribution 3.0 Unported License 14 Noviembre de 2012 Versión de Documento: Versión. 1 Blog de referencia: http://josemanuelruizgutierrez.blogspot.com [email protected]
Los módulos XBee son dispositivos que integran un transmisor - receptor de ZigBee y un procesador en un mismo módulo, lo que le permite a los usuarios desarrollar aplicaciones de manera rápida y sencilla.
Zigbee es un protocolo de comunicaciones inalámbrico basado en el estandar de comunicaciones para redes inalámbricas IEEE_802.15.4. Creado por Zigbee Alliance, una organización, teóricamente sin ánimo de lucro, de más de 200 grandes empresas (destacan Mitsubishi, Honeywell, Philips, Motorola, Invensys, …) , muchas de ellas fabricantes de semiconductores.
Zigbee permite que dispositivos electrónicos de bajo consumo puedan realizar sus comunicaciones inalámbricas. Es especialmente útil para redes de sensores en entornos industriales, médicos y, sobre todo, domóticos.
Las comunicaciones Zigbee se realizan en la banda libre de 2.4GHz. A diferencia de bluetooth no utiliza FHSS (Frequency hooping), sino que realiza las comunicaciones a través de una única frecuencia, es decir, de un canal. Normalmente puede escogerse un canal de entre 16 posibles. El alcance depende de la potencia de emisión del dispositivo así como el tipo de antenas utilizadas (cerámicas, dipolos, …) El alcance normal con antena dipolo en visión directa suele ser aproximadamente (tomando como ejemplo el caso de MaxStream, en la versión de 1mW de potencia) de 100m y en interiores de unos 30m. La velocidad de transmisión de datos de una red Zigbee es de hasta 256kbps. Por último decir que una red Zigbee la pueden formar, teóricamente, hasta 65535 equipos, es decir, el protocolo está preparado para poder controlar en la misma red esta cantidad enorme de dispositivos. La realidad es menor, siendo, de todas formas, de miles de equipos.
Los módulos Xbee son económicos, potentes y fáciles de utilizar. Algunas de sus principales características son:
Buen Alcance: hasta 100 metros en línea vista para los módulos Xbee y hasta 1 milla (1.6 Km) para los módulos Xbee Pro. 9 pines entradas/salidas con entradas analógicas y digitales.
Bajo consumo <50mA cuando están en funcionamiento y <10uA cuando están en modo sleep. Interfaz serial. 65,000 direcciones para cada uno de los 16 canales disponibles. Se pueden tener muchos de estos dispositivos en una misma red. Fáciles de integrar.
Existen 2 series de estos módulos. La serie 1 y la serie 2 o también conocida como 2.5. Los módulos de la Serie 1 y la Serie 2 tienen el mismo pin-out, sin embargo, NO son compatibles entre sí ya que utilizan distintos chipset y trabajan con protocolos diferentes.
La serie 1 está basada en el chipset Freescale y está pensado para ser utilizado en redes punto a punto y punto a multipunto. Los módulos de la serie 2 están basados en el chipset de Ember y están diseñados para ser utilizados en aplicaciones que requieren repetidores o una red mesh. Ambos módulos pueden ser utilizados en los modos AT y API.
Características técnicas:
ISM 2.4 GHz operating frequency 1 mW (0 dBm) power output (up to 100m range) RPSMA Connector, U.FL. Connector, Chip or Whip antenna options Industrial temperature rating (-40° C to 85° C) Approved for use in the United States, Canada, Australia and Europe Advanced networking & low-power modes supported
Para más información visiten la pagina http://www.xbee.cl/ donde encontraran más información.
Arquitectura Básica de una Red XBee.
Una red Zigbee la forman básicamente 3 tipos de elementos. Un único dispositivo Coordinador, dispositivos Routers y dispositivos finales (end points).
Los módulos XBee son versátiles a la hora de establecer diversas topologías de red, dependiendo la serie de XBee que escojamos pueden crearse redes:
Modos RECIBIR/TRANSMITIR.
Se encuentra en estos modos cuando al módulo le llega algún paquete RF a través de la antena(modo Receive) o cuando se manda información serial al buffer del pin 3 (UART Data in) que luego será transmitida (modo Transmit).
La información transmitida puede ser Directa o Indirecta. En el modo directo la información se envía inmediatamente a la dirección de destino. En el modo Indirecto la información es retenida durante un período de tiempo y es enviada sólo cuando la dirección de destino la solicita.
Además es posible enviar información por dos modos. Unicast y Broadcast. Por el primero, la comunicación es desde un punto a otro, y es el único modo que permite respuesta de quien recibe el paquete RF, es decir, quien recibe debe enviar un ACK (paquete llamado así, y que indica que recibió el paquete, el usuario no puede verlo, es interno de los módulos) a la dirección de origen. Quien envió el paquete, espera recibir un ACK , en caso de que no le llegue, reenviará el paquete hasta 3 veces o hasta que reciba el ACK. En el modo Broadcast la comunicación es entre un nodo y a todos los nodos de la red. En este modo, no hay confirmación por ACK.
Modo de Bajo Consumo (Sleep Mode).
El modo de sueño hace posible que el módulo RF entre en un modo de bajo consumo de energía cuando no se encuentra en uso.
La programación en este modo se puede mirar en el manual técnico y la dejamos por escaparase al objetivo de este manual.
Modo de Comando.
Este modo permite ingresar comandos AT al módulo Xbee, para configurar, ajustar o modificar parámetros. Permite ajustar parámetros como la dirección propia o la de destino, así como su modo de operación entre otras cosas. Para poder ingresar los comandos AT es
necesario utilizar el Hyperterminal de Windows, el programa X-CTU 3 o algún microcontrolador que maneje UART y tenga los comandos guardados en memoria o los adquiera de alguna otra forma.
Idle
Cuando el módulo no se está en ninguno de los otros modos, se encuentra en éste. Es decir, si no está ni transmitiendo ni recibiendo, ni ahorrando energía ni en el modo de comandos, entonces se dice que se encuentra en un estado al que se le llama IDLE.
Procederemos a programar cada uno de los módulos XBee haciendo uso de la tarjeta XBee Explorer USB (es sencillamente una tarjeta que permite comunicar al módulo XBee con el ordenador a través del puerto serie.
Marcamos el primer modulo XBee con el que vamos a trabajar con la letra “A.”
Insertamos el módulo XBee, sobre el módulo XBee Explorer, y conecmos al Ordenador mediante el cable USB.
Téngase en cuenta que deberms instalar los drivers necesarios para que el ordenador reconozca el módulo XBee Explores en nuestro caso los drivers FTDI Pulsar aqui para descargarlos de Internet.
Se recomienda el software CoolTerm para realizar la programación del modulo. Este se encuentra en CoolTerm by Roger Meier. Este software es recomendable porque trabaja con todos los sistemas operativos Windows, Mac, and Linux y además es libre
Procedemos a configurar el software CoolTerm.
Abrimos el software CoolTerm y seleccionamos “Options” Seleccionamos el puerto serie por el que se ha conectado el módulo XBee. Si no estamos seguros de qué puerto es, miramos la lista de puertos disponibles y luego desconecte el Explorador de XBee de su equipo. Hacemos clic en "Volver a explorar puertos serie" y comprobar qué puerto serial se incluye (ese será el nuestro). Debemos asegurarnos de que la velocidad de transmisión se establece en 9600.El numero de bits de los datos es de 8. Se ajusta paridad a "ninguno". Se ajusta el número de bits de parada en 1. En la lista de la parte izquierda de la ventana de opciones, haga clic en "Terminal". Asegúrese de que esta activo "Eco local" está activada. Esto le permitirá ver lo que estás escribiendo en el terminal.
Hacemos Click en OK para grabar la configuración y cerramos la ventana de Opciones. Hacemos Click en “Connect” en la barra de menus. Debemos ver el estado “Connected” en la barra de estado. Escribimos “+++” para entrar en el modo Comando. El sistema nos devuelva “OK.”
Nota: Debemos obtener una respuesta OK después de emitir cada comando para establecer los parámetros, y otra respuesta OK al escribir los cambios en el firmware. Si usted no recibe una respuesta OK, lo más probable es que tomó más de diez segundos para el comando y el módulo dejo de estar en moco comando. El otro error común es no escribir el comando ATWR para guardar los cambios, si no lo hace su configuración se pierde al desconectar el módulo.
Haga clic en desconectar CoolTerm y quite el módulo XBee
Configuración de la segunda unidad de Radio
Marcar la segunda unidad XBee con una “B.” Conectar el modulo XBee sobre el módulo XBee Explorer y hacer click en “Connect” en el programa CoolTerm. A continuación seguir los mismos pasos que anteriormente hemos realizado con el modulo “A”. En este caso hacer ATMY 2 y el valor de ATDL 1. Ver la siguiente tabla:
Función Comando Parámetro PAN ID ATID 3001 (cualquier direction desde 0 a FFFE) MY Address ATMY 2 Dirección de destino (parte alta) ATDH 0 (indica una dirección de 16-bits) Dirección de destino (parte baja) ATDL 1
Recordar que hay que escribir ATWR y presionar enter para salvar la configuración.
A continuación se muestran los códigos tal como se deben escribir y aparece en el terminal:
+++ OK ATID 3001 OK ATMY 2 OK ATDH 0 OK ATDL 1
Funcionamiento
Para probar que funcionan la aplicación procederemos de la siguiente manera:
Conectar XBee “A” a la tarjeta XBee Explorer y conectar a distintos PC en la misma habitación. Cargar el programa CoolTerm y conectar este siguiendo los pasos que ya comentamos anteriormente. Si usted todavía está en el modo de comandos en cada módulo, puede escribir ATCN para salir del modo de comando sin tener que cuidarse de los 10 segundos de tiempo que tiene para escribir en el terminal sin que se desconecte el módulo. Estamos en condiciones de realiza las pruebas de comunicación de mensajes entre ambos módulos de radio XBee. Si todo está configurado correctamente, el texto que se escribe en el programa del terminal serie en el primer equipo será transmitida al segundo ordenador y aparecerá en su pantalla de la terminal de serie también.
Más funciones
Si separamos los módulos se perderá la comunicación.
anterior, o un no reconocido error tipográfico. El comando ATRE acabará con
configuración personalizada de su radio y el firmware quedará fijado limpiamente a
los valores predeterminados de fábrica. Siga con el comando ATWR a escribir esos
valores por defecto para el firmware, y luego volver a los pasos de configuración y trate de poner en la configuración de nuevo.
3.2 Comunicación entre dos Ordenadores mediante dos módulos
XBee 802.15.4 (serie 1)
Cuando se trabaja con XBee, puede que tenga que actualizar o cambiar el firmware de vez en cuando. Por ejemplo, si desea cambiar un módulo ZigBee de router a coordinador o cambiar entre los modos de Programas y AT, tendrás que cargar el firmware apropiado para la radio.
Para ello, vamos a utilizar X-CTU.
X-CTU es una aplicación basada en Windows proporciona Digi. Este programa está diseñado para interactuar con los archivos de firmware que se encuentran en los productos de Digi RF y proporcionar un fácil de usar interfaz gráfica de usuario para ellos. X-CTU está diseñado para funcionar con todos los equipos basados en Windows que ejecutan Microsoft Windows 98 SE o superior. Para los que no son usuarios de Windows, puede probar uno de los productos Moltosenso’s para actualizar el firmware de su radio. Otra opción es utilizar Wine o una máquina virtual como VirtualBox para ejecutar X-CTU en ordenadores que no tengan Windows.
Descargar e instalar X-CTU de Digi.com. El enlace de descarga se puede encontrar bajo el título "Diagnóstico, Servicios Públicos y MIB". Conecte la radio a un explorador XBee o similar y conectar el explorador de su ordenador.
Nota: Para que en su explorador XBee aparezca el modulo conectado como un puerto COM, tendrá que instalar los drivers FTDI para su sistema.
A medida que se carga el firmware, el estado del proceso se muestra en la parte inferior de la ventana. Si desea actualizar cualquier otra configuración, haga clic en "Read" para cargar la configuración actual del módem. Actualice las opciones de la lista y haga clic en "Write" para cargar esa configuración al módem
3.3 Configuración de un botón como Entrada Digital
(Basado en el trabajo escrito por Matt Richardson en http://examples.digi.com/ Digi XBee® Examples & Guides)
Con esta aplicación se trata de programar un módulo XBee con una de sus entradas como entrada digital a la que conectaremos un bóton. Este montaje permite enviar una señal de activacion/desactivación a una red de elementos XBee.
Introducción.
Como entrada digital, lo más sencillo que su botón básico
En el módulo XBee se pueden configurar para hasta 8 terminales de entrada digital que pueden controlar directamente los pines de salida en un segundo XBee que actuaría como receptor. En este tutorial, vamos a hacer un sencillo proyecto de electrónica digital inalámbrica.
Materiales necesarios
XBee 802.15.4 Radio Pulsador insertable en pcboard Resistencia de 10K.
