Тема работы:

«Анализ построения сети удаленного контроля термодатчиков

на базе процессоров серии KW40X фирмы NXP»

 

 

Выполнил: студент группы 319
Рыбаков Д.А.
Руководитель: доцент кафедры ТОР
Бакке А.В.



Цели работы:

1.     Изучение архитектуры построения сети BLE;

2.     Проектирование многопользовательской сети передачи телеметрических данных:

a)     Знакомство с программной и аппаратной реализацией BLE на базе чипа NXP KW40x;

b)    Разработка ПО, подготовка и сборка файла прошивки;

c)     Создание макетного образца для демонстрации работоспособности сети.

Задачи, поставленные в ходе выполнения самостоятельной работы, представлены первыми тремя уровнями на рисунке 1.

Рисунок 1

Актуальность: устройство позволит удалённо снимать графики изменения температуры тела человека в течении дня и анализировать информацию на пользовательском приложении.

Достоинства:

-         Высокая точность измерения датчика 0,1;

-         Непрерывность времени измерения (съём данных с варируемой периодичностью 1 с  - 60 с);

-         Возможность тревожных сигналов при достижении max и min температуры (<35 , >38 );

-         Запись истории измерения и отправка данных в облако;

-         Дистанционный контроль данных (10-15 м);

-         Удобный способ мониторинга данных

посредством имеющихся клиентских

мобильных устройств

Недостатки:

 -    Высокая стоимость устройства по сравнению с традиционными видами измерения.

 

Требования к возможностям сети, обоснование выбора  BLE.

 

v Энергосбережение и скорость работы. Передатчик включается только на время отправки данных, что обеспечивает возможность работы от одной батарейки типа CR2032 в течение нескольких лет. Стандарт обеспечивает скорость передачи данных в 1 Мбит/с при размере пакета данных 8–27 байт. Два BLE-устройства смогут устанавливать соединение менее чем за 5 мс.

v  Совместимость. Работа     выбранного чипа должна    поддерживаться         всеми современными мобильными устройствами. BLE, используя   двухрежимный     чипсет, поддерживает    оба    стека       протоколов, который            позволяет           совместить устройства BLE и 802.15.4(j)

 

Стек BLE для Kinetis, как и у других идёт в виде прекомпилированных библиотек. Вокруг этих библиотек выстроен многозадачный фреймворк включающий драйвера и слой аппаратной абстракции в исходных текстах независимый от операционной системы. Сразу в поставке фреймворк адаптирован под FreeRTOS - многозадачная подсистема операций реального времени. Но взаимодействует он с FreeRTOS через вспомогательный набор функций, называемый слоем абстракции от операционной системы (OS abstraction, OSA).

Интереснее то, что стек поделён на две библиотеки — BLE host и BLE controller. И библиотека BLE host может работать на другом чипе.

Взаимодействуют библиотеки друг с другом в этом случае через протокол HCI. Т.е. там, где другие производители придумывают ещё один коммуникационный протокол взаимодействия приложения на внешнем микроконтроллере со стеком BLE, NXP предлагает стандартное решение кооперации BLE чипа и чипа ARMCortex M0. При таком подходе перемещая BLE host на более мощный внешний микроконтроллер при необходимости мы значительно сможем увеличить возможности нашей GATT базы данных и сервисов.

Графики, иллюстрирующие мировое использование чипов (рисунок 2), поддерживающих двухрежимный и однорежимный вариант работы.

 

Рисунок 2

Средства достижения цели.

1. Отладочная плата:

FRDM-KL25Z: Freedom Development Platform for Kinetis® c чипом KW40x+Cortex M0+

2. Среда для разработки и отладки программ для МК ARM (Cortex M0+) на языке C++ IAR Embedded Workbench for ARM®

3. Термодатчик: термистор NXFT15WF104FA2B100

4. Demo приложение для демонстрации работоспособности устройства от фирмы NXP.