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Labor Vorbesprechung + Theorie Wireless + CAN Labor

Dietmar Bruckner

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Personal Introduction

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Who am I?

3Dietmar Bruckner

Dietmar Bruckner, ICT, TU Vienna

Cognitive Automation Group Smart Sensor and Actuator Networks Complex Systems Intelligent Systems Building Automation Ambient Assisted Living …

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Background

4Dietmar Bruckner

Diploma Study of Electrical Engineering ´99-´04Diploma Thesis: Mobile Plattform zur digitalen Bildbearbeitung für batteriebetriebene Roboter

PhD Study of Technical Sciences ´04-´07PhD Thesis: Probabilistic Models in Building Automation: Recognizing Scenarios with Statistical Methods

Employed at ICT since 01/04

Project manager since 07/07

University Assistant sind 05/09

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Research Interest: Automating Human Technical Environments

5Dietmar Bruckner

Complex and complicated sensor and actuator systems

Ambient Assisted Living

Surveillance

Sensor Fusion

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Allgemeine Informationen

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Wireless Labor von 9.00 – 17.00Uhr

CAN Labor von 9.30 – 17.00Uhr

Anwesenheitspflicht

• Abwesenheit wegen Püfungen vorher melden!

als Abgabe sind am Ende jedes Tages ein paar Fragen zum Labor schriftlich zu beantworten

es gibt keine weitere Abgaben (Laborprotokolle)

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Hardware Intro

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Online Unterlagen

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Getting Started

AtmelMega8 Datasheet

Chipcon CC2400 Datasheet

Specification of TinyRadio

Doxygen Source Code Documentation

Doxygen Source Code Documentation Zipped

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CM-CC2400 Module

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Chipcon (TI) CC2400 Chip

• 2.4GHz

• 1Mbps

• Rx -86dBm

• Tx 0dBm

Atmel Mega8

• AVR 8-bit RISC

• 16MHz

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TinyRadio Funkmodul 1

10

MicrocontrollerAtmel ATmega8

8 Bit RISC16 MHz

USB UART ConverterSiLabs CP2102

TransceiverChipcon (TI) CC2400

2.4GHz1Mbps

USB

UART

SPI

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TinyRadio Funkmodul 2

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ATMELCC2400

Anpassungsnetzwerk

Antenne

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CC2400 Block Diagramm

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CC2400 States

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CAN Hardware

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Features

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MCU: STM32F103RBT6 ARM 32 bit CORTEX M3™ with 128K Bytes Program Flash, 20K Bytes RAM, USB, CAN, x2 I2C, x2 ADC 12 bit, x3 UART, x2 SPI, x3 TIMERS, up to 72Mhz operation

standard JTAG connector with ARM 2x10 pin layout for programming/debugging with ARM-JTAG

USB connector, CAN driver and connector

RS232 driver and connector

UEXT connector which allow different modules to be connected (as MOD-MP3, MOD-NRF24LR, etc)

SD-MMC connector, backup battery connector

RESET button , status LED, power supply LED

on board voltage regulator 3.3V with up to 800mA current single power supply: takes power from USB port or power supply jack

8 Mhz crystal oscillator, 32768 Hz crystal and RTC backup battery connector

extension headers for all uC ports

PCB: FR-4, 1.5 mm (0,062"), soldermask, silkscreen component print

Dimensions: 100 x 90mm (3.94 x 3.5")

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Aufgabenstellungen im Labor

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Selbstorganisierendes Netzwerk für Roboter

Real-Time Kommunikation

• Jeder Roboter soll in periodischen Abständen jeden anderen seine Sensordaten mitteilen

Entfernen oder hinzufügen von Robotern sollte möglich sein

Die maximale Anzahl der Roboter ist begrenzt

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Unterschiede Drahtlos – Drahtgebunden

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ST

L

L

H

T

L… LightT… TemperatureH… HumidityS… Sink Node

T H

T

L

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Buszugriffsverfahren

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TDMA

CSMA

FDMA

CDMA

und Kombinationen davon

. . .

1Mhz

1 2 3 79

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Fehlererkennung

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Querparität

• VRC = Vertical Redundancy Check

ARQ Verfahren

• Automatic Repeat Request

• Stop-and-wait-ARQ, Go-back-N-ARQ , Selective-repeat-ARQ

Zyklische Blocksicherung

• CRC = Cyclic Redundancy Check

Vorwärtsfehlerkorrektur

• FEC = Forward Error Correction

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Ein Feldbus für Roboterfussball

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Tormann

Verteidigung

Mittelfeld

Sturm

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Zum überlegen

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Buszugriffsverfahren

Timing

• Rundenaufteilung

• Beacons, Logon Runden, Daten Runden

Fehlererkennung

Adressierung

Fehlertoleranz

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Vernetzungsstrategien

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Vernetzungsstrategien

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Vernetzungsstrategien

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Vernetzungsstrategien

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Vernetzungsstrategien

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Timing I

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m

s1

s2

1ms

t1 t2 t3 t4 t5 t6

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Timing II

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Statische Konfiguration

Dynamische Konfiguration

LogonBeacon

1 Logonrunde 1 Datenrunde

n DatenrundenDatenBeacon

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Paketformate

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Type Source Destination Data

Preamble CRC

Microcontroller Paket

Funktransceiver Datenpaket

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Protokoll Stack und Paketformate

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Type Source DataSPI Paket

Preamble CRC

Type Source Data

DataGUI Eingabe Destination

UART Paket Data

und

UART API LengthData und

RF API und

RF Paket Type SourceDest. DataLength

Dest.

Dest.

Dest.

Dest.

Length

Length

Length

Achtung: Skalierung der Balken stimmt nicht mit der Länge der jeweiligen Datenblöcke überein!

zu implementierendes Protokoll

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Computer Technology /36Dietmar Bruckner

Zum Überlegen - Wireless

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Unterschied drahtgebunden wireless Buszugriffsverfahren (Vor- und Nachteile?) Timing• Rundenaufteilung

• Beacons, Logon Runden, Daten Runden

Fehlertoleranz (Wo liegen die Schwachstellen?) Mögliche Optimierungen Implementierung• verwendete Resourcen

• Ablauf

• Programmstruktur

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Zum Überlegen - CAN

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Unterschied Message-oriented <-> zeitgesteuert Prioritäten Timing• Rundenaufteilung

• Beacons, Logon Runden, Daten Runden

Fehlertoleranz (Wo liegen die Schwachstellen?) Mögliche Optimierungen Implementierung• verwendete Ressourcen

• Ablauf

• Programmstruktur

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Computer Technology /3635Dietmar Bruckner

Abgabe Überlegungen

“formlos”, schriftlich

als PDF oder TXT

Abgabe und Fragen an bruckner@ict.tuwien.ac.at

Kenndaten

• Namen

• Matrikelnummern

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Viel Erfolg!