rede de sensores heterogênea
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Orientador: Paulo César Machado de Abreu
FariasProfessor do Departamento de Exatas (DEXA)
Universidade Estadual de Feira de Santana
Orientando: Igo Amaurí dos Santos Luz
Graduando em Engenharia de Computação
Introdução Objetivos
• Geral• Específico
Metodologia Protocolo CAN Protocolo USB Protocolo Zigbee Referências
SensoresDispositivos utilizados para monitorar
determinado fenômenoRede de Sensores
Conjunto de sensores interconectadosTrabalho colaborativoFatores que influenciam
ProtocolosTolerância a falhas, errosLimitação do hardwareCustosTopologia da redeAmbiente de operação
Áreas de Aplicações• Engenharia• Militar• Saúde• Automobilística
Retirada do site: http://pplware.sapo.pt/software/redes/rede-de-sensores-sem-fios-conhece-esta-tecnologia/
Protocolo CAN• Surgimento na década de oitenta na
industria automobilistica• Padronizada pela resolução ISSO 11898
Protocolo ZigBee• Transmissão wirelles• Surge com o intuito de proporcionar redes
sem fio dinâmicas, simples e de baixo custo Protocolo USB
Geral• Desenvolver uma rede de sensores baseada
no protocolo CAN Específicos
• Desenvolver o software embarcado em C para a comunicação CAN
• Desenvolver um conversor entre os protocolos CAN e USB
• Desenvolver um conversor entre os protocolos CAN e Zigbee
• Realização de testes
Ferramenta de desenvolvimento◦MPLAB IDE◦C18
Microcontroladores da família Microchip PIC◦PIC18F4550◦PIC18F2680
Conversor de sinalMCP2515◦MAX 232
RádioZigbee
Primeira fase◦Domínio acerca da comunicação CAN utilizando o PIC18F2680
Segunda fase◦Conversão CAN/USB através da utilização do PIC18F4550 e MCP2515
Terceira Fase◦Conversão CAN/Zigbee
Protocolo CAN◦Robusto◦Baixo consumo de energia◦Utilização do conceito de dominância de bit◦Prioridades de mensagens◦Detecção e Tolerância a falha
◦Identifica o recebimento da mensagem◦Permite múltiplos acessos ao barramento
◦Definida pelas mensagens não pelos nodos◦Permite inserção de novos nodos com a rede em operação
Três tipos de redes CAN
Relação do comprimento do cabo e da taxa de transferência
Nomenclatura Padrão Taxa máxima
CAN baixa-velocidade
ISSO 11519 125 Kbps
2.0 A ISSO 11898:1993 1 Mbps
2.0 B ISSO 11898:1995 1 Mbps
Comprimento (Máximo) (m) Taxa de transferência
40 1000 Kbps
270 250 Kbps
3300 20 Kbps
Relação do comprimento do cabo e da taxa de transferência
Camadas CAN – Modelo OSI
Camada Física• Responsável por tratar a forma como a
comunicação é efetuada, ou seja, como os bits trafegam pelo barramento
• Conceito de Dominância de bit Bit recessivo e bit dominante Bit dominante inibe o recessivo
• Define uma forma de transmissão ao qual esta relacionada com a diferença de tensão entre dois fios CAN_H (high) e CAN_L(low).
Cama física• Dominância de bit garante a robustez da
comunicação
Camada Física
Camada de enlace• 2.0 A e 2.0 B. • Diferença básica entre as versões:
quantidade de bits destinada à identificação da mensagem: versão A são 11 bits versão B são 29 bits
Camada de enlace SOF – start of frame Arbitration – arbitragem Control – define tamanho da mensagem Data fiel – a mensagem CRC field – integridade Ack – se o destinatário recebeu EOF – end of frame
Protocolo USB• Suporta a comunicação entre
computadores e periféricos• Proporciona plug and play de forma rápida
e com baixo custo• Barramento Master/Slave
Master – USB Host Slave – Periférico
• Suporta taxas de 12 Mbps, 1,5 Mbps e até 480 Mbps na versão 2.0
Protocolo ZigBeeBaseado no padrão IEEE 802.15.4Dispositivos com baixo processamentoSegurança nos dadosBaixo consumo de energiaTransmissão e recepção inativas por quase 99% do
tempoOperação half-duplexTopologiasEstrela e peer-to-peer
AplicaçõesSensores sem fio, Controle industrial, Leitura de
medidores
Comparação com outras tecnologias sem fio
Wi-Fi Zigbee Bluetooth
Padrão IEEE 802.11b, 802.11g, 802.11a
IEEE 802.15.4 IEEE 802.15.1
Taxa de transferência
11(b) até 54 (a, g) Mbps
10 – 115 Kbps 721 Kbps
Número de nós 100 65000 8
Alcance 100m 10 – 100m 8 até 100m
Camadas OSI – Pilha Zigbee
Operam com dois tipos de nós• Function Device (FFD), dispositivo de função
completa • Reduced Function Device (RFD), dispositivo
de função reduzida Possui um sistema de anti-colisão
• Carrier Sense Multiple Access-Colision Avoidence (CSMA-CA)
• Sistema de anti-colisão com sensor de portadora com múltiplos acessos
Topologias
Zigbee coordinator• Dispositivo FFD• Controle da rede
Zigbee router• FFD ou RFD• Nó normal da rede• Efetua comunicação entre dois nós da rede sem
a necessidade de passar pelo coordinator Zigbee endpoint
• FFD ou RFD• Comunica-se apenas com a rede
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