Trabajo con IEEE 802.15.4 Utilizando Herramientas de Microchip

Gustavo A. Meneses B.Grupo de Investigación en Bioelectrónica e Ingeniería

Clínica

26 de agosto de 2011

Herramientas de Microchip

MRF24J40 (AyB): Es un transceptor IEEE 802.15.4 que trabaja en la banda de 2.4 GHz. Este dispositivo está orientado hacia el protocolo Zigbee y otros protocolos inalámbricos propietarios (MiWi, MiWi P2P).

Herramientas de MicrochipZENA: Herramienta para el análisis de redes inalámbricas. Muestra gráficamente el tráfico sobre la banda 2.4GHz. Este analizador acepta los protocolos Zigbee, MiWi y MiWi P2P. En conjunto con el “sniffer” (tarjeta de hardware) puede analizar el tráfico completo de la red y mostrar los paquetes decodificados. ZENA también puede mostrar una representación gráfica de la topología de red y de los mensajes, a medida que estos fluyen. La información puede ser guardada como archivos o exportada para análisis posteriores.

Pilas de Protocolos Soportadas(nótese la diferencia en el consumo de memoria)

Topologías de Red Utilizadas

Existen dos topologías básicas: Estrella y Par-a-Par (P2P)

Topologías de Red Utilizadas

En conjunto varias redes P2P forma lo que se conoce como “cluster tree”, una especie de red de redes.

Funciones de los Dispositivos

Se manejan dos tipos de dispositivos:• Reduced function device (RFD)• Full function device (FFD)Las tres diferentes funciones o roles son:• End device (RFD or FFD)• Coordinator (FFD)• PAN Coordinator (FFD)

Funciones de los Dispositivos

Un coordinador debe estar en capacidad de actuar como coordinador de Red de Area Personal (PAN) y como end-device.

Los coordinadores solo pueden existir en redes con “beacon” habilitado.

Comunicación y TemporizaciónIEEE 802.15.4 tiene dos modos de operación:

Modo “Non-beacon”

802.15.4 utiliza CSMA-CA (Acceso múltiple por deteccción de portadora con prevención de colisiones). Se “escucha” para ver si el canal está libre antes de transmitir . Si el canal no está libre , se espera durante un periodo aleatorio de tiempo antes de retransmitir.

Modo “Beacon”

Este modo introduce la estructura de supertrama para dividir el tiempo en diferentes periodos de transmisión (Beacon, CAP, CFP e inactivo)

Durante el CAP (Contention Access Period: Periodo de Acceso por Contienda) La comunicación se realiza como en el modo “non-beacon”. Las escuchas (CCA’s: Clear Channel Assesment) se alinean con la transmisión/recepción del “beacon”.

Sniffer o Monitor de Tráfico (Microchip)

Listado de Herramientas: MPLABPara trabajar una aplicación completa de transmisión/recepción bajo IEEE 802.15.4 con Microchip tenemos que utilizar:

MPLAB IDE: Nos sirve para editar los archivos, compilarlos, simularlos y para grabarlos en los chips. (Su descarga es gratuita)

Listado de Herramientas: “Quemador”

Nos sirve para transferir el código a los microcontroladores, dspics, etc. Existen diferentes opciones: ICD, PicKIT, etc.

Listado de Herramientas: ZENA (Se descarga gratuitamente) + Sniffer

Estas herramientas nos sirven para “espiar” el tráfico de paquetes que está transitando por los diferentes canales IEEE 802.15.4 ya sea bajo Zigbee o con MiWi

Listado de Herramientas: Tarjeta de Desarrollo

Usualmente en las etapas de prototipado el trabajo se apoya con “Tarjetas de Desarrollo” como PICDEM (pic18F4620), Explorer 16 (pics de 16 bits y dsPics), etc.

Listado de Herramientas: Tarjetas de Expansión con el “Transceiver”

Estas tarjetas traen incorporado el transceiver (TX/RX) MRF24J40 y su circuitería asociada. Se conectan a las tarjetas de desarrollo para realizar la comunicación inalámbrica (IEEE 802.15.4)

Listado de Herramientas: Microchip Application Libraries

Este complemento de Software debe ser instalado para tener acceso a los demos de MiWi y a otros recursos de Microchip como herramientas para la comunicación USB, entre otras.Su descarga es gratuita.

Listado de Herramientas: Otros…Compiladores, C30, C18, etc..

Cuando desarrollamos nuestros propios programas, debemos compilar estos para generar el archivo *.hex que se transfiere finalmente al chip. Para esto es necesario instalar los compiladores correspondientes.

Listado de Herramientas: Otros…Cables, hyperterminal…

Para conectar el sniffer al PC se requiere un cable miniUSB-USB y si se desea observar lo que entregan los demos al hyperterminal vía RS232 se debe utilizar un cable de este tipo y el aplicativo o uno equivalente (para Windows Vista en adelante)

Referenciashttp://www.microchip.com/

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