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Category Archives: ZigBee
ZigBee HomeRF modulos XBee 802154 xctu Maxstream
Neste artigo falaremos sobre alguns módulos para ZigBee. O ZigBee já foi detalhado em artigos anteriores (aqui). De qualquer forma, antes de entrarmos nos módulos, resumiremos o ZigBee para facilitar a compreensão desta matéria. ZigBee, na verdade, trata-se de um aprimoramento de uma norma anterior denominada HomeRF. Muitos acreditavam no HomeRF, mas com o sucesso de outras tecnologias (Wi-Fi, por exemplo) ela caiu em desuso. Então nasceu o ZigBee. Este é o nome dado a um protocolo normalizado para comunicações em fio e foi desenvolvido essencialmente para aplicações industriais. Foi originalmente baseado na norma IEEE 802.15.4 e também consegue operar na mesma freqüência dos padrões IEEE 802.11b ou IEEE 802.11g (Wi-Fi).
Para um alcance de 100 metros, ZigBee consegue taxas de 250 kbps. Este valor é relativamente baixo quando comparado com os 54 Mbps do 802.11g. Mas como mencionado anteriormente, este protocolo é destinado a aplicações industriais. Por isso, velocidade não é o parâmetro mais importante na maioria das aplicações deste setor. E mais, ZigBee preza pelo baixo consumo de corrente e pelo baixo custo de implementação. Vamos aos módulos!
Módulos XBee
A MaxStream, um fabricante de componentes para comunicações sem fio, criou uma linha chamada XBee. O XBee é um pequeno, mas completo, transmissor/receptor ZigBee. Há duas versões disponíveis na MaxStream: o XBee e o XBee PRO. São versões parecidas e perfeitamente compatíveis entre si. A única diferença reside na potência de transmissão: 1 mW para o módulo XBee e 63 mW para o módulo XBee PRO. O alcance do produto final depende da potência de transmissão, porém este não é o único fator a ser levado em consideração. Deve-se pensar no consumo de corrente. 1 mW consome cerca de 45 mA enquanto 63 mW engole 270 mA. Com isso, podemos esquecer o uso de baterias para alimentar o circuito e consequentemente muitas aplicações com o módulo XBee PRO.
Há três opções de antenas para o XBee:
1) Integrada no chip. Neste caso a energia radiada não é direcional.
2) Com um conector para antena externa;
3) Com uma antena vertical integrada (chicote). Basicamente, isto permite direcionar o feixe.
Usar o módulo é relativamente fácil. Trata-se de um sistema inteligente. Ou seja, o módulo possui lógica de controle que pode aceitar comandos do desenvolvedor. OBS: estes comandos são especificados pelo fabricante.
Para facilitar a vida do desenvolvedor, a MaxStream disponibiliza também um útil programa chamado X-CTU. Este pode ser obtido gratuitamente no site do fabricante. A grosso modo, X-CTU é usado para configurar todos os parâmetros do módulo XBee com apenas alguns cliques de mouse. Pode-se usá-lo também para realizar atualizações de firmware. Para estas tarefas, basta ligar o módulo XBee na porta COM de qualquer PC.
Falando em firmware, alguns pinos do XBee estão atualmente reservados para funções atualmente indisponíveis no software de dispositivo. Quando o fabricante precisar implementar uma nova funcionalidade, utilizarão tais pinos. Depois, será necessário apenas atualizar o firmware.
Gostou?
Para mais informações consulte o site do fabricante.
É isso!
ZigBee
Com a publicação do artigo sobre UWB (Ultra Wide Band)…recebi diversos e-mails comparando o UWB com o ZigBee. Ao invés de responder aos contatos…resolvi escrever sobre ZigBee, mas sem relacioná-lo com o polêmico artigo postado.
ZigBee
O padrão ZigBee, também conhecido por HomeRF Lite, corresponde ao 802.15.4 e foi homologado em Maio de 2003. Ele surgiu através de uma aliança de empresas de diferentes segmentos – a ZigBee Alliance. Esta aliança trabalha no padrão junto ao IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers).
De modo geral, esta tecnologia têm como propósito permitir a comunicação sem fio confiável entre equipamentos como: TV’s, DVD’s, geladeiras, cafeteiras, teclados, mouse, impressoras, etc, etc.
Com relação as freqüências utilizadas…os dispositivos ZigBee operam nas faixas ISM (Industrial, Scientific and Medical), ou seja, não precisam de licença para funcionar. Com isso, a velocidade de transmissão varia conforme a faixa adotada. Ver tabela:
Um dispositivo ZigBee pode permanecer por um longo período de tempo sem comunicação (em standby). Então…o consumo de energia foi bastante pensado…procurando o menor gasto. Inclusive, alguns módulos de controle podem ser alimentados por baterias (pilhas) comuns. Neste caso…a vida útil estará relacionada com a qualidade da bateria.
As redes ZigBee possuem três tipos de elementos: o coordenador, os roteadores e os “end devices”. O Coordenador inicia a rede definindo o canal de comunicação usado, gerencia os nós da rede e armazena informações sobre eles. Os roteadores são responsáveis pelo encaminhamento das mensagens entre os nós da rede. Para finalizar…os “end devices” são dispositivos mais simples…que apenas se comunicam com outros nós da rede.
Na sequência…temos duas topologias: em árvore e em estrela:
De acordo com o exposto…os elementos são facilmente identificáveis. A topologia em estrela é indicada para ambientes com poucos obstáculos, pois toda rede depende de um único elemento. Ou seja, caso o coordenador estiver em local de difícil acesso…certamente a rede ficará comprometida. Já uma boa aplicação para a topologia em árvore…seria a comunicação de dispositivos situados em andares diferentes de um prédio.
Pesquisando por aí…também encontrei a topologia MESH para ZigBee. Porém, não concordei com as ilustrações…e por isso…elas não aparecem aqui.
O protocolo Zigbee é estruturado em cinco camadas: PHY (física), MAC (enlace), NWK (rede), Suporte a Aplicação e Aplicação Perfil. As camadas MAC (Medium Address Control) e PHY (Physical Layer) seguem a definição da IEEE 802.15.4. As camadas NWK e Suporte a Aplicação são definidas pela Zigbee Alliance e a camada de Aplicação Perfil, definida pelo usuário.
Na camada de aplicação…há o “ZigBee Device Object”. Nele será definido o papel do dispositivo na rede…ou seja…se ele atuará como coordenador, roteador ou “end device”.
Bom…
Creio que as informações acima são suficientes para você entender qualquer outro material sobre ZigBee. Para fechar…um resumão…e também um gráfico comparativo…
ZigBee têm:
• Comunicação sem fio com alcance previsto de até 500 metros;
• Freqüências de operação entre 868MHz e 2,4Ghz;
• Taxa de transmissão em torno de 250Kbps;
• Baixo consumo de energia;
• Baixo custo de implementação;
• Topologia de rede variável.
É isso!
