Järjestelmä langattoman anturidatan keräämiseen XBee-moduuleilla
Palmu, Timo-Tapio (2011)
Palmu, Timo-Tapio
Metropolia Ammattikorkeakoulu
2011
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2011060711360
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2011060711360
Tiivistelmä
Tässäinsinöörityössä on suunniteltu ja toteutettu järjestelmä langattoman anturitiedon keräämiseen ja tallentamiseen XBee-moduuleita hyväksikäyttäen. Prosessi toteutettiin erillisen anturikeskitinlaitteen avulla. Anturikeskitin sijoittuu järjestelmässä niiden XBee-moduulien, jotka lähettävät mittausdataa, ja palvelimen väliin.
XBee-moduuli käyttää hyväksi ZigBee-määritelmää, joka rakentuu IEEE 802.15.4 -standardin siirtotien päälle. XBee sisältää ZigBee-määritelmän lisäksi käyttöliittymät UART-tiedonsiirtolinjalle, hallittavuuden AT-kommennoin ja itsenäisen analogisesta digitaaliseen -muunnoksen.
Suunnitelman lähtökohtana oli käyttää XBee-moduulin analogisesta digitaaliseen -muunnosta ja moduulin sisäänrakennettua kehystä muunnoksen välittämiseen moduulien välillä. Sen jälkeen kyseinen data oli purettava, käsiteltävä ja välitettävä järjestelmän seuraavalle osalle, eli tallennusrakenteeseen. Tehtävää varten suunniteltiin anturikeskitin, joka kerää usealta XBee-moduulilta mittauksia, säilöö ne ja lähettää pyydettäessä Ethernet-verkon yli palvelimelle. Ethernet-verkon protokollaksi valittiin UDP/IP sen yksinkertaisuuden vuoksi, ja sen päälle määriteltiin oma protokolla mittaustietojen siirtämistä varten.
Anturikeskitin toteutettiin Atmega168-mikrokontrollerilla, johon liitettiin ENC28J60-verkkopiiri ja XBee-moduuli. Toteutusta varten piti myös kirjoittaa mikrokontrolleriohjelmisto, joka purkaa XBee-moduulin ADC-kehyksen, säilöö puretun kehyksen muistiin ja lähettää sen pyydettäessä palvelimelle. Lisäksi ohjelmiston täytyy keskustella yhteys palvelimelle.
Palvelinohjelmisto toteutettiin POSIX-yhteensopivassa ympäristössä. Sen tehtäväksi jäi keskustella yhteys anturikeskittimelle ja tallentaa tieto tietokantaan, joka tässä tapauksessa oli MySQL-tietokanta.
XBee-moduuli käyttää hyväksi ZigBee-määritelmää, joka rakentuu IEEE 802.15.4 -standardin siirtotien päälle. XBee sisältää ZigBee-määritelmän lisäksi käyttöliittymät UART-tiedonsiirtolinjalle, hallittavuuden AT-kommennoin ja itsenäisen analogisesta digitaaliseen -muunnoksen.
Suunnitelman lähtökohtana oli käyttää XBee-moduulin analogisesta digitaaliseen -muunnosta ja moduulin sisäänrakennettua kehystä muunnoksen välittämiseen moduulien välillä. Sen jälkeen kyseinen data oli purettava, käsiteltävä ja välitettävä järjestelmän seuraavalle osalle, eli tallennusrakenteeseen. Tehtävää varten suunniteltiin anturikeskitin, joka kerää usealta XBee-moduulilta mittauksia, säilöö ne ja lähettää pyydettäessä Ethernet-verkon yli palvelimelle. Ethernet-verkon protokollaksi valittiin UDP/IP sen yksinkertaisuuden vuoksi, ja sen päälle määriteltiin oma protokolla mittaustietojen siirtämistä varten.
Anturikeskitin toteutettiin Atmega168-mikrokontrollerilla, johon liitettiin ENC28J60-verkkopiiri ja XBee-moduuli. Toteutusta varten piti myös kirjoittaa mikrokontrolleriohjelmisto, joka purkaa XBee-moduulin ADC-kehyksen, säilöö puretun kehyksen muistiin ja lähettää sen pyydettäessä palvelimelle. Lisäksi ohjelmiston täytyy keskustella yhteys palvelimelle.
Palvelinohjelmisto toteutettiin POSIX-yhteensopivassa ympäristössä. Sen tehtäväksi jäi keskustella yhteys anturikeskittimelle ja tallentaa tieto tietokantaan, joka tässä tapauksessa oli MySQL-tietokanta.