Download ppt - Основная цель

Slide 1

Freescale Semiconductor Confidential Proprietary. Freescale™ and the Freescale logo are trademarks of Freescale Semiconductor, Inc. All other product or service names are the property of their respective owners. © Freescale Semiconductor, Inc. 2004

Основная цель

Создание надежных и дешевых Создание надежных и дешевых

устройств для мониторинга и устройств для мониторинга и

управления на базе беспроуправления на базе беспроводных водных

сетевых решенийсетевых решений, основанных на , основанных на

открытом глобальном стандарте.открытом глобальном стандарте.

Slide 2


Границы применения и типы беспроводных интерфейсов

Низкая скорость передачи данных

Текст Цифр.видео

Мульти-канал.видео

ГрафикаИнтернет Hi-Fiаудио

Потоковоевидео

ZigBee802.15.4

WLAN802.11

UWB802.15.3

Bluetooth

Высокая скорость передачи данных

Дал

ьн

ос т

ь п

ере

да ч

и

Голос

Возможности технологий

Slide 3


Скорость передачи (бит/сек) 200K 1M 100M

Home Controlsecurity

StereoHeadsets

Inventory ISMLINK

Speakers

Це

на

ре

ше

ни

я

Gaming Controller

Industrial

PC

Cellular headset

Auto

Bluetooth

GamingWiFiVoIP phone

PDAPC NIC STB/DBS

Video cable

replace

Video cam

Displays

RF Toyremotes

ZigBee

UWB

Cellular

Стоимость беспроводных решений

Низкаястоимость

Высокаястоимость

Slide 4


Рыночный потенциал и области применения ZigBee

ZigBeeБеспроводное

решение, которое работает, просто

работает. . .

Управление доступом и

освещением

Потребительская

Электроника

ТВ & VCRDVD/CDДистанционное управлениеИнтерактивные игры

БезопасностьОВКУправление освещением

Контроль доступаОсвещение и полив теплиц, газонов, садов

ПК & Периферия

Промышленные управление и мониторинг

Управление активамиКонтроль

процессовОптимизация

энергопотребления

Индивидуальное

медицинское диагностичес

кое оборудовани

е

Автоматизация

Зданий

БезопасностьОВК

Считывание счетчиков

Управление освещением

Контроль доступа

МышьКлавиатураДжойстик

Диагностика

пациентаОборудова

ние для фитнеса

Slide 5


Управление освещением

• Беспроводной контроль освещения ЭПРА регулируемой яркости Произвольное расположение

выключателей Настраиваемые сценарии

освещения Энергосберегающие режимы

при ярком естественном освещении

DALI интерфейс [или другой] к системе управления объектом

• Расширение сетей Дополнительные датчики Другие сети

Slide 6


Оптимизация энергопотребления системами ОВК

Оптимизация Энергопотребления Гостиниц и Офисных Зданий

• Основные издержки при обслуживании гостиниц

Централизованное управление ОВК позволяет оператору гостиницы отключать систему в номерах в отсутствии людей

• Расширение системы и настройка производительности

• Размещение автономных термостатов в любом удобном месте

• Активация индивидуальных настроек клиента при входе в номер и при регистрации в гостинице

Slide 7


Управление активами

Расположенные в каждом из контейнеров датчики образуют многоячейковую сеть.

Множество контейнеров на грузовом судне образуют сеть для передачи данных с датчиков.

Возросшая безопасность за счет обнаружения подмены и нанесенного ущерба при хранении и транспортировке.

Увеличение пропускной способности терминалов и скорости обработки контейнеров. Данные для декларации и показания с датчиков известны до входа корабля в док.

Slide 8


ZigBee в сфере промышленной Автоматизации/Управления/Безопасности

Примеры промышленного использования ZIGBEE

Датчик Датчик температурытемпературы

База данныхБаза данных

Контроль Контроль процессовпроцессов

Транспортировка Транспортировка грузовгрузов

ОВКОВК

МаршрутизаторМаршрутизаторДатчики Датчики

безопасностибезопасности

Телефонная Телефонная линиялиния

Технический Технический специалист, инженер по специалист, инженер по

обслуживаниюобслуживанию

Сервисная Сервисная службаслужба

Центр. Центр. офисофис

Розничная Розничная сетьсеть

Сервер Сервер базы базы

данныхданных

Slide 9


Управление супермаркетом

Контроль Контроль температурытемпературы

Управление холодильными Управление холодильными установками, установками, морозильными камерамиморозильными камерами

Управление внешним Управление внешним освещениемосвещением

Электронные Электронные системы системы управленияуправления

Системы Системы управления складомуправления складом Управление Управление

разморозкойразморозкой



Датчики Датчики давлениядавления

Датчики дыма Датчики дыма в системах в системах вентиляциивентиляции

Управление газовым Управление газовым оборудованиемоборудованием

Slide 10


Домашняя автоматизация

Датчики Датчики СОСО

Управление Управление кондициони-кондициони-рованиемрованием

Тепловые Тепловые датчикидатчики

Управления Управления автомобиль-автомобиль-ным ОВКным ОВК

Управление Управление освещениемосвещением

ТермостатыТермостаты

IR-IR-ДатчикиДатчики

Управление Управление электронным электронным зажиганиемзажиганием


Управление влажностью Управление влажностью и вентиляциейи вентиляцией

ДатчикДатчики дымаи дыма

Датчики Датчики теплатепла

Управление Управление внешним внешним освещениемосвещением

Управление Управление газовым газовым оборудованиемоборудованием


Управление Управление электронным электронным зажиганиемзажиганием

•Переключение Переключение клапановклапанов•Управлени Управлени отоплениемотоплением•Регулировка Регулировка температурытемпературы•Регулировка Регулировка давлениядавления

Slide 11


Участники альянса ZigBee

Slide 13


Требования рынка недорогихбеспроводных приложений (1)

• Глобальные частотные диапазоны, 2.4 GHz, 915 MHz, 868 MHz

• Неограниченное географическое использование

• Проникновение RF сигнала через стены и потолки

• Автоматическая/полуавтоматическая установка

• Возможность удалять и добавлять устройства

• Привлекательная цена

Slide 14


Требования рынка недорогихбеспроводных приложений(2)

• Скорость передачи – 10к-115.2кбит/сек

• Радиус покрытия - 10-75м

• До 255 подчиненных устройств в сети

• До 100 параллельно работающих сетей

• До 2-х лет работы от стандартной алкалиновой батареи

Slide 15


Основные принципы беспроводной сети

Поддержка различных сетевых топологий• Возможность объединения устройств в сеть по следующим топологиям: точка-

точка, звезда, кластерное дерево, многоячейковая сеть

Сканирование сети• Способность к детектированию активных каналов внутри локального

персональноного рабочего пространства (ПРП)

Обнаружение устройств• Способность к идентификации устройств на активных каналах внутри ПРП

Создание/Объединение PAN• Способность к созданию сети на незадействованном канале или к объедиению с

существующей сетью внутри ПРП

Распознавание сервисов• Способность к распознаванию поддерживаемых/доступных сервисов для

заданных устройств внутри PAN

Slide 16


Многоячейковые сети расширяют границы применения беспроводных систем

Надежность

Гибкость маршрутизации

Аппаратный и программный контроль качества связи и надежности передачи

Кодирование и ограничение доступа в сеть

Простота в эксплуатации и установке

Автоматическая/полуавтоматическая установка системы и добавление устройств

Нелицензируемые частотные диапазоны

Поддержка от более чем 70 компаний – производителей систем и оборудования - членов альянса ZigBee

Slide 17


Конфигурация стека протокола ZigBee

SiliconПриложение Стек ZigBee СпецификацияIEEE 802.15.4

IEEE802.15.4

IEEE 802.15.42400 MHz PHY

IEEE 802.15.4868/915 MHz PHY

IEEE 802.15.4 MAC

IEEE 802.15.4 LLC

Уровень передачи данных (DLC)

Сетевой уровень (NWK)

Подуровень поддержки приложений (APS)

Профили устройств с 1 по 30

Интерфейс связи с приложением

Тип устройства(ZDO)

ПриложениеЗаказчик

ZigBee Альянс

Добавление/удаление устройств, доставка пакетов, подтверждение приема, сканирование каналов, доступ к каналам связи, временное разделение, etc.

Безопасность сети, трансляция сообщений, обработка сетевых процедур, сетевой менеджмент, etc.

Безопасность устройств, трансляция сообщений, организация сервисов устройств, etc.

Прием и передача информации через физический радиоканал

Slide 18


Классификация беспроводных соединенийна базе стека протокола ZigBee

Подуровень Поддержки Приложений

P31 … ТУZigBee

P1

ZigBee( <60K )

HCS08 MC13192

802.15.4 PHY

802.15.4 MAC

Сетевой уровень ZigBee

Простое Беспроводное

Соединение( <2K )

HCS08 MC13192/1

802.15.4 / PHY Layers

SMAC

HCS08 MC13192

802.15.4 PHY

802.15.4 MAC

802.15.4( <32K )

(стек конечного устройства <4K)

Slide 19


Serial Serial PeripheralPeripheralInterfaceInterface

7 GPIO7 GPIO

CorrelatorCorrelator

Корпус: 32 QFN

Размеры: 5X5 mm

Полное кодирование/декодирование сигналов с расширенным спектром в соответствии со стандартом IEEE 802.15.4

Совместим с HCS08 МК и датчиками компании Моторола/Freescale

Чувствительность приемника -91 dBm @ 1% PER

Настраиваемая выходная мощностьот 0 dBm до -40 dBm

Три блока по 64Kбайт памяти данных ОЗУ

Энергосберегающие режимы с потреблением ниже 1 мкА

Настраиваемая частота тактирования внешнего МК

Потоковый и пакетный режимы передачи данных

Модуль обработки событий

Четыре/два 16-Bit таймера общего назначения

Простой 4-х проводной SPI интерфейс с МК

Определение качества связи и уровня напряженности поля

Увеличение дальности действия за счет внешних антенны/усилителя

Аппаратное подтверждение приема данных

Аппаратная реализация преамбулы, CRC, SFD

7 портов ввода/вывода общего назначения

Полное кодирование/декодирование сигналов с расширенным спектром в соответствии со стандартом IEEE 802.15.4

Совместим с HCS08 МК и датчиками компании Моторола/Freescale

Чувствительность приемника -91 dBm @ 1% PER

Настраиваемая выходная мощностьот 0 dBm до -40 dBm

Три блока по 64Kбайт памяти данных ОЗУ

Энергосберегающие режимы с потреблением ниже 1 мкА

Настраиваемая частота тактирования внешнего МК

Потоковый и пакетный режимы передачи данных

Модуль обработки событий

Четыре/два 16-Bit таймера общего назначения

Простой 4-х проводной SPI интерфейс с МК

Определение качества связи и уровня напряженности поля

Увеличение дальности действия за счет внешних антенны/усилителя

Аппаратное подтверждение приема данных

Аппаратная реализация преамбулы, CRC, SFD

7 портов ввода/вывода общего назначения

SigmaSigmaDeltaDelta

SynthesizerSynthesizerVCOVCO

Quad GenQuad Gen

MC13192MC13192/1/12.4 GHz2.4 GHzПриемо-Приемо-

передатчикпередатчик

PMAPMA

Packet Pre-Packet Pre-processingprocessing

TimingTimingRecoveryRecovery

Mixers &Mixers &AmplifiersAmplifiers

ReferenceReferenceOscillatorOscillator

DifferentialDifferentialChip DetectChip Detect

TransmitterTransmitterPAPA

PN CodePN CodeGeneratorGenerator

4 16-bit4 16-bitTimersTimers

PhasePhaseModulatorModulator

AGCAGC

SequenceSequenceManagerManager

ReceiverReceiverFront EndFront End

3X64K3X64KBlockBlockRAMRAM

ClockClockGeneratorGenerator

TransmitTransmitLogicLogic

Decimator/Decimator/NormalizationNormalization

MC13192/1

Slide 20


• Многофункциональный RF приемопередатчик на одном кристале

• Два способа передачи данных:• пакетная передача• потоковая передача

• Поддержка сетевых топологий: • многоячейковая сеть (МС13192)• звезда• точка-точка

• Полное соответствие стандарту IEEE 802.15.4 (MC13192)

• Рабочий частотный диапазон: 2.4 ГГц

• Скорость передачи: до 250 кбит/сек

• Выходная мощность: до 3.6 dBm (0 dBm для MC13192)

• Чувствительность: - 91 dBm

• Модуляция: O-QPSK, 16 каналов с шагом 5 МГц (2 МГц – для МС13191)

• Простой SPI интерфейс с МК

• Оптимизирован для низкопотребляющих приложений с напряжением питания от 2 до 3.4 В, различные энергосберегающие режимы (потребление: от 1мкА до 40мА)

• Уже в продаже

Основные характеристики MC13192/1

Slide 21


Режимы работы МС13192

RF Модем MC13192 Среднее значение

тока

Время перехода

Off Отключены все функции МС, только ток утечки 23.332ms to Idle

Hibernate Отключен генератор тактовой частоты. Активация – по уровню на сигнала в цепи антенны

3 μA 18.332ms to Idle

Doze Генератор тактовой частоты активен, нет внешнего выхода тактовой частоты

40 μA 332µs to Idle

Idle Генератор тактовой частоты активен, тактовая частота подается на вход МК, SPI интерфейс активен

1 mA

Receive Все модули активны кроме SPI 37 mA 144µs from Idle

Transmit Все модули активны включая SPI 34 mA 144µs from Idle

Doze – уникальный режим 802.15.4/ZigBee, позволяющий крайне быстрый переход в активное состояние для увеличения срока работы батареи.

Slide 22


Частотные диапазоны и скорости передачи

868MHz / 915MHz PHY

2.4 GHz

868.3 MHz

Канал 0

Каналы 1-10

Каналы 11-26

2.4835 GHz

928 MHz902 MHz

5 MHz

2 MHz

2.4GHz PHY

ISM Весь мир 250 kbps 162.4 GHz

Европа 20 kbps 1868 MHz

ISM Америка 40 kbps 10915 MHz

Диапазон География использования Скорость # Каналов Модуляция

BPSK

BPSK

O-QPSK

Slide 23


MC9S08GB/GT

9S08GB60/32 9S08GT60/32

Internal Clock

Generator

8-ch 10-BitADC

BDMHCS08 CPU

2xSCI

4-ch 16-bit

Timer

60/32K Flash

4/2K RAM

COP

SPI

Up to36 GPIO

IIC

LVI

42 SDIP, 44 QFP

Internal Clock

Generator

8-ch 10-BitADC

BDMHCS08 CPU

2xSCI

8-ch 16-bit

Timer

60/32K Flash

4/2K RAM

COP

SPI

Up to56 GPIO

LVI

IIC

64 LQFP

•Supply Voltage/ Performance• 1.8..3.6 V ±10%, -40 to 85C

•Core• 20MHz HCS08 Core (20MHz Bus)

•Memory • 60 or 32K Flash, 4 or 2K Ram

•Communications• (2)SCI, SPI, IIC

•Features/ Benefits• 8-ch, 16-bit, IC/ OC, or PWM• Computer Operating Properly, Analog to Digital Converter, Internal Clock Generator, Low Voltage Inhibit, Background Debug Mode• Up to 56 GPIO

•Available Packages•42 SDIP,44 QFP (GT) 64 LQFP (GB)

•Development Tools/ Documentation•M68DEMO908GB60

•M68EVB908GB60

Slide 24


• Спроектированы специально под беспроводные интегрированные низкопотребляющие решения, для приложений с автономным питанием и длительным сроком работы батарей, для радиоприложений, таких как ZigBee

•Высокая производительность, частота внутренней шины увеличена до 20 МГц

•Работа при низких напряжениях питания до 1.8В

•Разнообразие режимов энергосбережения с крайне низкими токами потребления (до <20нА при Т=250С)

•SPI интерфейсы для работы с радиомикросхемами семейства 802.15.4/ZigBee

•BDM – интерфейс для программирования и отладки, 3 breakpoints

•Широкий набор периферии и микросхем с различным объемом памяти для создания как недорогих конечных устройств, так и сложных систем

•Уже в продаже

Основные характеристики микроконтроллеров серии HCS08 GB/GT

Slide 25


MC13191/2 + GT16/32Простое беспроводное соединение• Исходный код SMAC (<2.5KB) – распространяется бесплатно

• Соединения типа: точка-точка, топология «звезда»

• Отдельные решения

MC13192 + GT32/60

• 802.15.4 MAC (Объектный код <32KB)• SMAC• Соединения типа: точка-точка, топологии «звезда» и древовидная • Отдельные решения или соответствие стандартам 802.15.4

MC13192z + GT60

• 802.15.4 MAC• Z-Stack сетевой уровень (<60KB), набор инструментария Z-Tools• Топологии: «звезда», многоячейковая, кластерное дерево• Полное соответствие протоколу ZigBee

Решения ZigBee от Motorola

Slide 26


Простое беспроводное решение на базе протокола SMAC

Motorola RF Packet Radio Motorola 8-Bit MCUMC1319X HCSO8

SMAC

App Interface

Slide 27


Беспроводное решение на базе спецификаций IEEE 802.15.4


App Interface

Slide 28


Полностью функциональное решение для реализации технологии ZigBee


(4th Quarter’ 2004)

Slide 29


Семейство решений для беспроводного соединения

PHY Уровень Motorola MC13192

MAC УровеньMotorola Software

NWK УровеньFigure8 Wireless Z-Stack

Подуровень Поддержки Приложения

Figure8 Wireless Z-Stack

Объект приложения

31 …

Уровень Приложений

ZigBee Тип

УстройстваF8W

Z-Stack

Объект приложения

1

ZigBee

SMACMotorola Source Code

Приложение

Простое Беспроводное Соединение

PHY Уровень Motorola MC13192

Slide 30


Полностью законченное ZigBee решение от компании Motorola/Freescale

Полный набор микросхем приемопередатчиков• MC13192/1 2.4GHz - QFN32 5x5

• MC68HCS908GT60/32 или MC68HCS908GB60/32

Полный набор программного обеспечения• IEEE 802.15.4 PHY Уровень

• IEEE 802.15.4 MAC Уровень

• ZigBee: Сетевой Уровень и Уровень Приложения

Полный набор инструментария • Metrowerks CodeWarrior для МК

• Z-Tool для Приложений ZigBee

• Конфигуратор сети

8-бит МК

Приложение заказчика

ZigBee Сеть и Профиль

IEEE 802.15.4 MAC/PHY

MC13192 RFIC

Средстваразработки

Slide 31


Figure 8 Wireless

Motorola Responsibility

Slide 32


Аппаратные средства разработки MC13191/92

Developer’s Starter Kit (DSK)• SMAC and IEEE 802.15.4 network development• 2 Sensor Applications Reference Boards (SARD) • Orderable part number: 13192DSK-A00

MCU Evaluation board (EVB)• Orderable part number: M68EVB908GB60

RF Daughter Card• Plug-in directly to M68EVB908GB60 Development Kit or other

Freescale MCU development system• 1 per kit• Orderable part number: 13192RFC-A00

BDM Multilink• USB adaptor/cable for programming and debugging (Computer <->

MCU Board)

• Orderable part number: USBMULTILINKS08

Evaluation Kit (EVK) • ZigBee network development system• 3 EVB boards, 2 SARD boards• D18 SW• PC tools, Demo Apps., documentation, cables, etc.• 802.15.4 packet Sniffer board• USB BDM cable• Orderable part number: 13192EVK-A00

Slide 33


Демо - плата

Двухслойная демо – плата имеет компактные размеры, содержит HCS908GT60 МК, приемопередатчик MC13192, интерфейс UART/RS-232 и всю необходимую обвязку. Плата может программироваться через BDM интерфейси использует один кварц 16MHz для тактирования МК и MC13192.

Свойства: Крайне компактна. Питается от 2-х батарей типа 2-AA или 2-AAA или от сетевого источника питанив. BDM интерфейс для программирования и отладки. 4 тактовых кнопки (клавиатура прерываний), кнопка сброса. 4 светодиода. UART/RS-232 приемопередатчик с аппаратным контролем потока данных и возможностью перевода в энергосберегающий режим. Печатная антенна на плате. Один кварц 16MHz. Выводу МК доступны на разъеме 2x4. Минимум внешних компонентов.

Slide 34


MC13191/92 Software Distribution

Software distributed via Motorola/Freescale Website:•Registered Download: SMAC & IEEE 802.15.4 MAC•Moderated Download: Z-Stack & Z-Tools

(Early Adopters & Beta Customers only – beginning July 2004)

Downloads require customer registration via the Motorola/Freescale website. Defining Downloads: MODERATED DOWNLOADA moderated download requires that the customer fill out a “request to download” that includes their FAE’s name and email address. The request is automatically emailed to a pre-defined “moderator” who evaluates the customer information and either accepts or rejects the request. When the request is accepted, the customer’s FAE is emailed the information on how to download, and must forward this email to the customer. REGISTERED DOWNLOADA registered download requires that the customer log in and identify themselves before performing a download. This is tied to the Common Customer Profile that is stored in Siebel

Slide 35


Документация

Brochures• ZigBee Brochure• MC1319x Family Brochure

Fact Sheets• Developer’s Starter Kit• EVK• RF Daughtercard• MC13191• MC13192

Datasheets• MC13191• MC13192

Reference Manuals• MC13191• MC13192• IEEE 802.15.4 MAC (D18 MAC)

Users Guides• SARD• EVK• RF Daughtercard• SMAC

Applications Notes• SMAC• Antenna Design Examples

Вся необходимая документация доступна на сайте: www.motorola.com/zigbee

Slide 36


Дополнительная информация

HCS08 MCU’s

www.freescale.com

HCS08 MCU development tools (Codewarrior 3.0)

www.metrowerks.com

ZigBee network stack partner:

http://www.figure8wireless.com

ZigBee standardization:

www.zigbee.org

Slide 37


Контактная информация

Московское представительство

Freescale Semiconductor в России

http://www.motorola.ru

http://www.freescale.com/russia

Панфилов Дмитрий Иванович

Менеджер по развитию рынка

[email protected]

Чепурин Илья Николаевич

Инженер по поддержке продукции

[email protected]