Микропроцессор COLDFIRE® MCF5208 производства компании Freescale - превосходный выбор для построения координатора Zigbee™ pan
В статье рассматриваются преимущества применения нового микропроцессора производства компании Freescale для построения промышленных сетей беспроводной связи стандарта ZigBee со сложной структурой.
За прошедший год стандарт IEEE802.15.4 и спецификация ZigBee™, основанная на этом стандарте, создали в мире электроники реальное движение за счет преимуществ по сравнению с другими доступными в настоящее время стандартами. Эти преимущества позволяют удешевить разработку систем и устройств, оптимизировать системы для минимизации энергопотребления и обеспечить непревзойденные надежность и мобильность. За счет использования агрессивной стратегии продвижения товаров, ежегодные отгрузки узлов стандарта 802.15.4 должны превысить в 2008 году 150 миллионов элементов (источник: In-Stat, 8/04).
Одной из ключевых проблем для инженеров, осуществляющих разработку сетей ZigBee™, является разработка инфраструктуры, особенно в некоторых более сложных прикладных областях. Возьмем, например, применение ZigBee в промышленности. Типовые промышленные системы могут потребовать установки около 5000 узлов стандарта 802.15. (источник: In-Stat, 8/04). В промышленности сети ZigBee™ должны будут покры-
вать большие участки, например, офисы или производственные помещения, и будут использоваться в различных приложениях: от управления системами теплоснабжения, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC — Heating, Ventilation & Air Conditioning) до охранных систем и систем контроля доступа. Оба этих фактора увеличивают уровень сложности и количество узлов сети. Чтобы проектировать такие системы с широким покрытием, необходимо создание многоуровневых сетей, содержащих как полнофункциональные устройства (FFD — Fully Function Devices), подключающиеся к узлам ZigBee™, так и приборы с ограниченными функциями (RFD — Reduced Function Devices), которые обычно используются только для связи типа «точка-точка».
Для организации такого большого количества точек разветвления беспроводной сети необходима древовидная структура, которая позволит передать информацию от различных сетей ZigBee™ к центральной контрольной точке, при этом вся структура может контролироваться и управляться через координатор PAN.
Координатор локальной сети (PAN — Personal Area Network) ZigBee™ — это центральная точка всей сети ZigBee™. На приведенном ниже рисунке показана базовая структурная схема сети ZigBee™, которая может быть реализована в пределах любого здания или промышленного центра для управления системами HVAC, защиты и контроля доступом и обеспечения пожарной безопасности. Это типовые приложения, в которых, как планируется, сети ZigBee™ будут применяться. Весь обмен данными здесь осуществляется через сеть
ZigBee™.
Обычно, на самом низком уровне FFD и RFD управляются микроконтроллерами, которые подключаются по интерфейсу QSPI к приемопередатчикам сети ZigBee™. Выбор микроконтроллера будет зависеть от того, работает ли это устройство как FFD, формируя свои подуровни сети ZigBee™, или нет. Основной RFD будет, как правило, управляться 8-битным микроконтроллером, но в зависимости от степени интеграции FFD и сети, к которой он подключен, это может быть и 16- или 32-битный микроконтроллер.
Устойчивость сети ZigBee™ напрямую зависит от координатора PAN, поскольку он отвечает за координацию всей сети и обратную связь с цен-
тральным узлом управления. Ключевые требования к координатору PAN — следующие:
ИНТЕРФЕЙС
С ЦЕНТРАЛЬНЫМ УЗЛОМ УПРАВЛЕНИЯ
В сложных разветвленных системах, например в производственных центрах, вероятно, что центральный узел управления находится вне сети ZigBee™, возможно — в другом здании. В этом случае координатор PAN будет осуществлять связь с центральным узлом управления через проводной канал. В связи с ростом применения сетей Ethernet в промышленности, наиболее вероятным представляется выбор именно этого типа сетей. Реализация Ethernet в системе имеет два потенциальных воздействия на разработку сети:
• Необходимо обдумать согласование ширины полосы пропускания микропроцессора, требуемой для обслуживания интерфейса Ethernet;
• Для управления интерфейсом сети Ethernet потребуются драйверы низкого уровня и протокольные стеки, что приведет к увеличению необходимой программной памяти контроллера PAN.
УПРАВЛЕНИЕ ОБМЕНОМ ДАННЫМИ В СЕТИ PAN
За счет увеличения коммуникационного трафика в разветвленной сети потребуется более высокая пропускная способность координатора PAN.
|
