48_49.pdf

P O D Z E S P O Ł Y

Radiowe tory transmisji cyfrowej

Zestaw ewaluacyjny Virtual Wire

W†artykule

prezentujemy zestaw

testowy Virtual Wire,

ktÛry firma RFM

opracowa³a dla

najnowszej rodziny

hybrydowych

transceiverow radiowych

do cyfrowej transmisji

danych TR3000.

Systemy radiowe ma³ej mocy,

s³uø¹ce do bezprzewodowej ochro-

ny mienia, sterowania i†transmisji

danych, dysponuj¹ zazwyczaj mo-

c¹ nadawania mniejsz¹ od 1†mW

i†zasiÍgiem od 3†do 60 m. åwiato-

wa produkcja tego typu urz¹dzeÒ

przekracza aktualnie 60 milionÛw

w†roku. Stale pojawiaj¹ siÍ teø no-

we moøliwoúci ich zastosowaÒ,

a†sprzedaø roczna, jak siÍ oczeku-

je, powinna osi¹gn¹Ê pod koniec

tej dekady 100 milionÛw sztuk.

Do klasycznych juø dziú zasto-

sowaÒ systemÛw radiowych ma³ej

mocy naleø¹ sterowniki otwiera-

nia drzwi garaøowych domowe

i†samochodowe systemy alarmo-

we, tj. urz¹dzenia, w†ktÛrych

transmisja sygna³u radiowego od-

bywa siÍ tylko w†jednym kierun-

ku. W†ostatnim czasie pojawi³o siÍ

i†roúnie nadal zapotrzebowanie na

systemy charakteryzuj¹ce siÍ dwu-

kierunkowym przesy³aniem da-

nych. Systemy te pozwol¹ na wy-

eliminowanie k³opotliwych

w†instalowaniu przewodÛw

w†wielu produktach wykorzystu-

j¹cych technikÍ cyfrow¹, podob-

nie jak telefony bezprzewodowe

wyeliminowa³y juø potrzebÍ pro-

wadzenia kabli telefonicznych.

Oto tylko niektÛre z†moøliwoúci

zastosowaÒ nowych systemÛw:

czytniki kodu paskowego i†drukar-

ki nalepek z†kodem paskowym;

ìinteligentneî nalepki u³atwiaj¹ce

odszukanie i†identyfikacjÍ towa-

rÛw w†magazynie; bezprzewodo-

we, automatyczne systemy pomia-

rowe; czytniki kart kredytowych

i†drukarki rachunkÛw, przenoúne

urz¹dzenia do zbierania danych,

urz¹dzenia úledz¹ce po³oøenie

obiektÛw w†terenie, ³¹cza teleko-

munikacyjne dla terminali do kom-

puterÛw przenoúnych typu HPC

(ang. High Performace Computers)

i†osobistych cyfrowych

asystentÛw PDA (ang.

Personal Digital As-

sistant), sportowe

urz¹dzenia tele-

metryczne, sys-

temy przegl¹-

dania danych,

samochodowe

urz¹dzenia diagnos-

tyczne, czujniki alarmowe,

karty identyfikacji osÛb kontroli

dostÍpu.

WiÍkszoúÊ systemÛw bezprzewo-

dowych ma³ej mocy wysy³a i†od-

biera sygna³y radiowe w†kana³ach

uøywanymi wspÛlnie z†innymi

urz¹dzeniami radiowymi. St¹d teø

uøytkownicy tych urz¹dzeÒ bory-

kaj¹ siÍ z†problemami zak³ÛceÒ wy-

nikaj¹cymi z†interferencji przesy-

³anych sygna³Ûw. W†zwi¹zku z†tym

zjawiskiem, systemy radiowe ma³ej

mocy musz¹ byÊ tak zaprojektowa-

ne, aby nie by³y w†stanie stworzyÊ

niebezpiecznej sytuacji dla uøyt-

kownika, nie spowodowaÊ uszko-

dzenia systemu lub innych obiek-

tÛw, a†takøe nie doprowadziÊ do

utraty waønych danych.

Firma RF Monolithics (RFM)

specjalizuj¹ca siÍ w†produkcji za-

rÛwno podzespo³Ûw jak i†komplet-

nych modu³Ûw przeznaczonych do

radiowej transmisji sygna³Ûw,

wprowadzi³a ostatnio na rynek

scalony transceiver TR3000. Uk³ad

ten przeznaczono specjalnie do za-

stosowaÒ w†dziedzinie transmisji

danych cyfrowych drog¹ radiow¹

na niewielkie odleg³oúci. Ten hyb-

rydowy uk³ad scalony w†ceramicz-

nej obudowie charakteryzuje siÍ:

duø¹ odpornoúci¹ na zak³Ûcenia,

ma³ymi wymiarami, niewielkim

poborem pr¹du, znikom¹ liczb¹

elementÛw zewnÍtrznych i†bardzo

korzystn¹ cen¹. Duøa elastycznoúÊ

konfigurowania u³atwia konstruk-

torowi optymalizacjÍ uk³adu do

konkretnych zastosowaÒ.

CzÍúÊ odbiorcza uk³adu TR3000

odznacza siÍ duø¹ czu³oúci¹ i†sta-

bilnoúci¹. Detektor logarytmiczny

o†szerokim zakresie dynamiki,

w†po³¹czeniu z†uk³adem cyfrowe-

go ARW oraz uk³adem segmento-

wania danych (ang. data slicer),

zapewnia doskona³¹ odpornoúÊ na

zak³Ûcenia wewn¹trzkana³owe.

Dwa takie uk³ady segmentowania

danych, wykorzystywane do kon-

wersji sygna³Ûw analogowych na

strumieÒ danych, odznaczaj¹ siÍ

duø¹ czu³oúci¹ progow¹ dla syg-

na³Ûw o†ma³ych poziomach

(z†moøliwoúci¹ regulacji progu),

a†takøe dobrym t³umieniem sygna-

³Ûw interferencyjnych. Logaryt-

miczny detektor odbiornika cha-

rakteryzuje siÍ dynamik¹ przekra-

czaj¹c¹ 70dB, co w†po³¹czeniu

z†30-decybelowym t³umieniem

wnoszonym przez uk³ad cyfrowe-

go ARW pozwala na uzyskanie ca³-

kowitego zakresu dynamiki rÛw-

nego aø 100dB. DziÍki tak duøej

wartoúci tego parametru, kilka

transceiverÛw moøe pracowaÊ

w†niewielkiej odleg³oúci od siebie

nie zak³Ûcaj¹c siÍ. Ponadto uk³ad

ARW chroni ich odbiorniki przed

nasyceniem w†momencie pojawie-

nia siÍ silnych sygna³Ûw interfe-

rencyjnych. Wyj¹tkowo dobre t³u-

mienie zak³ÛceÒ pochodz¹cych

spoza kana³u uzyskano stosuj¹c

w†odbiorniku dwustopniowy filtr

z†fal¹ powierzchniow¹ (SAW).

Transceiver umoøliwia nadawa-

nie jak i†odbiÛr sygna³Ûw modu-

lowanych zarÛwno w†trybie klu-

czowania amplitudy ASK (ang.

ampltude-shift keyed), z moøli-

woúci¹ regulacji g³Íbokoúci modu-

lacji, jak i†w†trybie bistabilnym

OOK (ang. on-off keyed). Wyj¹tko-

wa duøa szybkoúÊ przesy³ania da-

nych w†trybie modulacji ASK wy-

nosi 115,2kb/s. Nadajnik transcei-

vera pracuje poprawnie aø do czÍs-

totliwoúci 1†GHz i†ma moøliwoúÊ

regulacji mocy szczytowej. W†nim

rÛwnieø wykorzystano filtrowanie

typu SAW, tym razem do t³umie-

nia wytwarzanych przezeÒ sygna-

³Ûw harmonicznych mog¹cych

przedostaÊ siÍ do anteny.

Uk³ad TR3000 pracuje stabilnie

w†zakresie napiÍÊ od 2,7 do 3,5

V†i†pobiera ze ürÛd³a niewielki

pr¹d, ktÛrego wartoúÊ zaleøy od

wybranej prÍdkoúci transmisji i†ty-

pu modulacji. Wybieraj¹c, na przy-

k³ad modulacjÍ OOK i†prÍdkoúÊ

przesy³ania danych 2,4 kb/s, uzys-

kuje siÍ przy odbiorze niewielki

pobÛr pr¹du rzÍdu 1,8 mA (zwiÍk-

szaj¹cy siÍ wraz ze wzrostem prÍd-

koúci transmisji, ale wynosz¹cy np.

przy prÍdkoúci 115,2 kb/s tylko 4,8

mA), zaú przy nadawaniu nie prze-

kraczaj¹cy 12 mA. Dodatkow¹

oszczÍdnoúÊ ürÛd³a zasilania, ktÛ-

rym najczÍúciej s¹ baterie, przy-

nios³o zastosowanie specjalnego

trybu ìuúpieniaî transceivera (ang.

Sleep Mode),w ktÛrym pobÛr pr¹-

du spada do zaledwie 5

A. Przy

transmisji 24 kb/s, modulacji OOK

i†czÍstotliwoúci pracy od 433,72 do

434,12MHz, czas prze³¹czenia

transceivera z†trybu nadawania na

odbiÛr wynosi 19,2 ms, a†z†trybu

odbioru na nadawanie - 12

Rys. 1 Schemat aplikacyjny transceivera TR3000 pracującego

w konfiguracji z modulacją OOK.

s. Po-

dobnie przejúcie z†nadawania na

Elektronika Praktyczna 12/99

P O D Z E S P O Ł Y

Cztery tryby pracy transceivera: od-

biÛr, nadawania z†modulacj¹ ASK,

nadawanie z†modulacj¹ OOK i†stan

uúpienia s¹ kontrolowane przez

specjaln¹ funkcjÍ Modulation and

Bias Control .

Transceiver TR3000 pracuje po-

prawnie zarÛwno przy ujemnych

jak i†dodatnich temperaturach (-

40..+85 0 C). Schematy aplikacyjne

transceivera pracuj¹cego z†modu-

lacj¹ OOK i†ASK przedstawiono

na rys. 1 i† 2 .

Aby wspomÛc konstruktorÛw ap-

likacji uk³adu TR3000, wykorzys-

tuj¹cych systemy z†dwukierunko-

wym przesy³aniem danych cyfro-

wych drog¹ radiow¹, firma RFM

wyprodukowa³a zestaw uruchomie-

niowy Vitual Wire DR1300-DK.

Zestaw ten zawiera zarÛwno

urz¹dzenia jak i†oprogramowanie

umoøliwiaj¹ce realizacjÍ po³¹cze-

nia bezprzewodowego miÍdzy

dwoma komputerami PC z†wyko-

rzystaniem do tego celu z³¹cz in-

terfejsÛw szeregowych RS-232C

tych komputerÛw oraz systemu

operacyjnego MS-DOS. Zestaw

umoøliwia budowÍ dwÛch wÍz³Ûw

dwukierunkowej transmisji da-

nych i†zawiera: dwie p³ytki dru-

kowane z†uk³adami radiowymi,

dwie p³ytki mikrokontrolera; dwie

anteny referencyjne, dyskietkÍ

z†oprogramowaniem umoøliwiaj¹-

cym tworzenie przyk³adowych ap-

likacji oraz instrukcjÍ obs³ugi.

lutuje siÍ bezpoúrednio do p³ytki

radiowej. Producent dopuszcza

stosowanie innych zakupionych

oddzielnie (lecz dopasowanych)

anten, jak rÛwnieø anten umiesz-

czonych z†dala transceivera i†po-

³¹czonych z†p³ytk¹ transceivera

50-omowym przewodem koncent-

rycznym. Ten ostatni przypadek

moøe miejsc miejsce przy pracy

transceivera w†warunkach silnych

zak³ÛceÒ emitowanych przez mik-

roprocesory o†duøej czÍstotliwoúci

pracy, uk³ady logiczne o†duøej

prÍdkoúci prze³¹czania oraz silni-

ki zawieraj¹ce szczotki. W†takim

wypadku transceiver umieszcza

siÍ w†metalowym pude³ku.

P³ytkÍ radiow¹ moøna do³¹czyÊ

bezpoúrednio do portu szeregowe-

go komputera, lecz rezultaty

z†pewnoúci¹ nie bÍd¹ zadawalaj¹-

ce. Po pierwsze, detekcja b³ÍdÛw

w†takim przypadku bÍdzie ograni-

czona do sprawdzania jedynie pa-

rzystoúci, co moøe spowodowaÊ

przedostawanie siÍ wielu b³Íd-

nych sygna³Ûw. Ponadto, s³abe

rÛwnowaøenie sk³adowej sta³ej

znacznie zredukuje zakres trans-

misji danych.

P³ytka radiowa wymaga zasila-

nia napiÍciem sta³ym z†zakresu od

2,7 do 3,3 V, przy tÍtnieniach nie

przekraczaj¹cych 10 mV i†maksy-

malnym pr¹dzie obci¹øenia rzÍdu

12 mA. Pr¹d w†stanie spoczynko-

wym, w†trybie odbioru, przy za-

silaniu 3†V†wynosi ok. 5,5 mA.

Rys. 2 Schemat aplikacyjny transceivera pracującego

w konfiguracji z modulacją ASK.

øe przesy³aÊ sygna³ odczytu kodu

paskowego do wÍz³a o†adresie ì2î,

podczas gdy, w†tym samym po-

mieszczeniu, wÍze³ o†adresie ì4î

przesy³a sygna³ z†czytnika kodu

paskowego do wÍz³a o†adresie ì7î.

Ze wzglÍdu na to, øe úrednie wy-

korzystanie kana³u transmisyjnego

przez zestaw DR-1300-DK jest

mniejsze od 12%, wysy³ane dane

rozchodz¹ siÍ bezkolizyjnie i†bez

potrzeby powtarzania transmisji.

P³ytka zawiera 8-bitowy mikrokon-

troler oraz interfejs szeregowy RS-

232C.

PodwÛjny scalony transceiver

MAX218 dokonuje konwersji syg-

na³Ûw doprowadzanych do wejúcia

interfejsu RS-232C na sygna³y

o†poziomach CMOS (4,5 V) i†od-

wrotnie - ìCMOS-owyî sygna³

z†wyjúcia szeregowego mikrokon-

trolera jest przetwarzany na syg-

na³ w†standardzie RS-232C. W†³at-

wy sposÛb (usuwaj¹c, uk³ad sca-

lony i†montuj¹c zwory) moøna

skonfigurowaÊ p³ytkÍ do bezpo-

úredniego sterowania sygna³ami

o†poziomach CMOS. Prac¹ uk³adu

MAX218 steruje mikrokontroler

tak, aby zminimalizowaÊ úredni po-

bÛr mocy. Trzy diody LED umoø-

liwiaj¹ diagnostykÍ pracy urz¹dze-

nia sygnalizuj¹ odpowiednio stan:

odbioru sygna³u radiowego, odbio-

ru waønego pakietu danych radio-

wych oraz odbioru wiadomoúci

z†komputera. Uk³ady na p³ytce

mikrokontrolera s¹ zasilane za po-

moc¹ trzech baterii R6.

Oprogramowanie

WewnÍtrzny pakietowy program

ìlink-layer protocolî, zaszyty w†pa-

miÍci mikrokontrolera, automatycz-

nie zapewnia poprawny obieg in-

formacji, tj. odbiÛr pozbawiony b³Í-

dÛw i†przez w³aúciwy wÍze³ syste-

mu. Program ten umoøliwia: detek-

cjÍ b³ÍdÛw, 4-bitowe adresowanie

ìod/doî (z maksymaln¹ liczb¹ 15

adresÛw wÍz³Ûw), automatyczne po-

wtarzanie komunikatÛw (maksymal-

nie 8†prÛb), sygnalizacjÍ awarii oraz

kodowanie pakietowe z†rÛwnowa-

øeniem sk³adowej sta³ej z†maksy-

maln¹ liczb¹ 32 bajtÛw na pakiet

(w kodzie ASCII lub binarnym).

IntegracjÍ przekazywanych do

komputera g³Ûwnego danych, za po-

úrednictwem portu szeregowego

(w†trybie pÛ³-dupleks), zapewnia 16-

bitowa metoda obliczeniowa wykry-

wania b³ÍdÛw ISO3309. Port szere-

gowy pracuje z†prÍdkoúci¹ transmisji

19 kb/s, z†oúmioma bitami danych

(jeden bit stopu, brak bitu parzysto-

úci). PrÍdkoúÊ przesy³ania danych, po

stronie radiowej, wynosi 23 kb/s.

Ponadto, wraz z†zestawem

DR1300-DK jest dostarczany, na

jednej dyskietce, prosty zarz¹dza-

j¹cy program terminalowy z†ko-

dem ürÛd³owym, wspÛ³pracuj¹cym

z†programem ìVirtual Wire link-

layer protocolî mikrokontrolera.

Leszek Halicki

P³ytka mikrokontrolera

Aby zlikwidowaÊ ww. niedo-

godnoúci zestaw uruchomieniowy

zawiera p³ytkÍ mikrokontrolera,

wykorzystywanego do realizacji

kodowania pakietowego sygna³Ûw

- systemu stosowanego juø szeroko

w†internecie i†telefonii komÛrko-

wej. Popularne systemy kodowa-

nia pakietowego umoøliwiaj¹ sku-

teczne wykrywanie b³ÍdÛw oraz

kodowanie np. kierunku transmis-

ji (adresy ìdoî i†ìodî). DziÍki te-

mu transmisja danych moøe odby-

waÊ siÍ w†sposÛb wysoce zauto-

matyzowany i†wolny od b³ÍdÛw.

Zestaw uruchomieniowy umoø-

liwia przyporz¹dkowanie kaødej

p³ytce mikrokontrolera jednego

z†piÍtnastu adresÛw wÍz³Ûw, przy

czym adres ì0î jest przyporz¹dko-

wany do wszystkich wÍz³Ûw sys-

temu. WybÛr adresu wÍz³a doko-

nuje siÍ umieszczaj¹c zworÍ w†od-

powiednim miejscu p³ytki. Na

przyk³ad wÍze³ o†adresie ì1î mo-

P³ytka radiowa

Sercem p³ytki radiowej jest

przedstawiony powyøej scalony

transceiver TR3000. Oba transcei-

very zestawu uruchomieniowego

DR-1300DK (po jednym na kaødej

p³ytce) zosta³y skonfigurowane na

czÍstotliwoúÊ pracy 433,92 MHz

(pasmo UHF), z†dwukierunkowym

przesy³aniem danych z†prÍdkoúci¹

23 kb/s z†modulacj¹ typu OOK.

Zestaw umoøliwia uzyskanie

maksymalnego zasiÍgu transmisji

danych 60 m†w†terenie otwartym.

Jakkolwiek zasiÍg ten, w†okreúlo-

nych warunkach, moøe byÊ znacz-

nie ograniczony przez przeszkody

w†postaci np. metalowych elemen-

tÛw budowlanych, inne znajduj¹-

ce siÍ w†pobliøu nadajniki radio-

we i†urz¹dzenia elektroniczne wy-

twarzaj¹ce zak³Ûcenia.

Oba transceivery wyposaøono

w†dopasowane anteny. Anteny te

FirmÍ RFM na polskim rynku

reprezentuje firma Gamma, tel. (0-

22) 663-83-76.

Elektronika Praktyczna 12/99

odbiÛr i†odwrotnie, w†trybie ASK

i†przy prÍdkoúci 115,2 kb/s wyma-

ga odpowiednio 520

s i†12

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: