Rede de Sensores Heterogênea

Apresentação em tema: "Rede de Sensores Heterogênea"— Transcrição da apresentação:

1 Rede de Sensores Heterogênea
Universidade Estadual de Feira de Santana Rede de Sensores Heterogênea Orientando: Igo Amaurí dos Santos Luz Graduando em Engenharia de Computação Orientador: Paulo César Machado de Abreu Farias Professor do Departamento de Exatas (DEXA)

2 Roteiro Introdução Objetivos Metodologia Protocolo CAN Protocolo USB
Geral Específico Metodologia Protocolo CAN Protocolo USB Protocolo Zigbee Referências

3 Introdução Sensores Rede de Sensores
Dispositivos utilizados para monitorar determinado fenômeno Rede de Sensores Conjunto de sensores interconectados Trabalho colaborativo Fatores que influenciam Protocolos Tolerância a falhas, erros Limitação do hardware Custos Topologia da rede Ambiente de operação Na introdução pensei em abordar da seguinte forma: Inicio falando um pouco sobre rede de sensores, contextualizando o que seria uma rede de sensores. Citando a questão da automação no monitoramento de ambientes/situações. Após falo sobre aplicações de rede de sensores: antineutrinos (projeto Angra), monitoração da umidade da estrutura de um prédio, automóveis, e outros. Após introduzir a questão do protocolo CAN. Falando um pouco do histórico, do contexto que o mesmo surgiu, ou seja, tendo sua concepção inicial para aplicações na industria automobilistica.

4 Introdução Áreas de Aplicações Engenharia Militar Saúde
Automobilística Retirada do site:

5 Introdução Protocolo CAN Protocolo ZigBee Protocolo USB
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

6 Objetivos Geral Específicos
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 Basicamente coloquei os objetivos do nosso trabalho. Acha que precisamos extender? Explicar melhor? Modificar algum?

7 Metodologia Ferramenta de desenvolvimento
MPLAB IDE C18 Microcontroladores da família Microchip PIC PIC18F4550 PIC18F2680 Conversor de sinal MCP2515 MAX 232 Rádio Zigbee Nesse slide, para iniciar a apresentação da metodologia, coloquei as ferramentas e os componentes que utilizados. Qual o nome do componente que suporta o zigbee, o “rádio”

8 Metodologia Primeira fase Segunda fase Terceira 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 Nessa parte, estou com dúvida de como seria melhor abordar. Coloquei dessa forma, dividido em fases, mas pensei também que poderia ser abordado de forma mais genérica. Inicio falando que primeiro será projetado a comunicação CAN, depois implementado, seguindo da execução de testes e após validada, será então feita a conversão do CAN para outros protocolos, como o conversor CAN/USB e o CAN/Zigbee. Melhor?

9 Protocolo CAN 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

10 Protocolo CAN 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 A fundamentação coloco apenas sobre o CAN, USB e ZigBee? Ta de bom tamanho? Desses coloco as caracteristicas principais, exemplos de aplicações, as suas configurações.... Conversei com Rosaria sobre isso e ela disse que não precisava aprofundar muito, ir muito específico, já que o tempo também é curto: 15 min no máximo de apresentação. Comprimento (Máximo) (m) Taxa de transferência 40 1000 Kbps 270 250 Kbps 3300 20 Kbps

11 Protocolo CAN Relação do comprimento do cabo e da taxa de transferência

12 Protocolo CAN Camadas CAN – Modelo OSI

13 Protocolo CAN 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).

14 Protocolo CAN Cama física
Dominância de bit garante a robustez da comunicação

15 Protocolo CAN Camada Física

16 Protocolo CAN 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

17 Protocolo CAN 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

18 Protocolo USB 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

19 Protocolo ZigBee Protocolo ZigBee Baseado no padrão IEEE 802.15.4
Dispositivos com baixo processamento Segurança nos dados Baixo consumo de energia Transmissão e recepção inativas por quase 99% do tempo Operação half-duplex Topologias Estrela e peer-to-peer Aplicações Sensores sem fio, Controle industrial, Leitura de medidores

20 Protocolo ZigBee Comparação com outras tecnologias sem fio Wi-Fi
Bluetooth Padrão IEEE b, g, a IEEE IEEE 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

21 Protocolo ZigBee Camadas OSI – Pilha Zigbee

22 Protocolo 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

23 Protocolo ZigBee Topologias

24 Zigbee coordinator Zigbee router Zigbee endpoint 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 Comunica-se apenas com a rede

25 Referências BARBOSA, L. R. G. Rede CAN. In: Escola de Engenharia da UFMG. Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, 2003. BOSCH, R. CAN Specification Version 2.0. Stuttgart, 1991. FARIAS, P. C. M. A. Projeto Neutrinos Angra - Sistema de Controle e Monitoramento de Alta-Tensão Projeto aprovado pela Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós Graduação da Universidade Estadual de Feira de Santana, 2009. FERREIRA, E. H. C. Automação residencial utilizando protocolo CAN Trabalho de conclusão de curso (Graduação em Engenharia Elétrica) – Universidade Federal do Paraná, 2009.

26 Referências GERVINI, A. I.; CORRÊA, E. F.; CARRO, L.; WAGNER, F. R. Avaliação de Desempenho, Área e Potência de Mecanismos de Comunicação em Sistemas Embarcados. In XXX Seminário Integrado de Software e Hardware. Universidade Federal do Rio Grande do Sul, 2003. MALAFAYA, H.; TOMÁS, L.; SOUSA, J. P. Sensoriação sem fios sobre zigbee e IEEE In: Terceiras Jornadas de Engenharia Electrônica e Telecomunicações e de Computadores. Instituto Superior de Engenharia de Lisboa. Lisboa, Portugal, 2005.

27 Referências MONSIGNORE, F. Sensoriamento de ambiente utilizando o protocolo Zigbee Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) – Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, 2007. RICHARDS, P. A CAN Physical Layer Discussion. Microchip Technology Incorporated, 2002. SOUSA, R. V.; INAMASU, R. Y.; NETO, A. T. CAN (Controller Area Network): Um Padrão Internacional de Comunicação de Transdutores Inteligentes para Máquinas Agrícolas. Embrapa Circular Tecnica, São Carlos – SP, v. 12, 2001.

28 Referências SYLLA, Iboun Taimiya. To ZigBee or Not to ZigBee?. Texas Instruments Disponível em: Acessado em 27/07/2010. ZigBee Alliance. Zigbee specification. Technical report, June 2005 ZIOUVA, E.; Antonakopoulos, T. CSMA/CA performance under high traffic conditions: throughput and delay analysis. Computer Communications, Volume 25, 2002.