Www.ict.tuwien.ac.at Institute of Computer Technology /36 Labor Vorbesprechung + Theorie Wireless + CAN Labor Dietmar Bruckner.

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1 www.ict.tuwien.ac.at Institute of Computer Technology /36 Labor Vorbesprechung + Theorie Wireless + CAN Labor Dietmar Bruckner

2 www.ict.tuwien.ac.at Institute of Computer Technology /36 Personal Introduction

3 www.ict.tuwien.ac.at Institute of Computer Technology /36 Who am I? 3 Dietmar Bruckner Dietmar Bruckner, ICT, TU Vienna Cognitive Automation Group Smart Sensor and Actuator Networks Complex Systems Intelligent Systems Building Automation Ambient Assisted Living …

4 www.ict.tuwien.ac.at Institute of Computer Technology /36 Background 4 Dietmar Bruckner Diploma Study of Electrical Engineering ´99-´04 Diploma Thesis: Mobile Plattform zur digitalen Bildbearbeitung für batteriebetriebene Roboter PhD Study of Technical Sciences ´04-´07 PhD Thesis: Probabilistic Models in Building Automation: Recognizing Scenarios with Statistical Methods Employed at ICT since 01/04 Project manager since 07/07 University Assistant sind 05/09

5 www.ict.tuwien.ac.at Institute of Computer Technology /36 Research Interest: Automating Human Technical Environments 5 Dietmar Bruckner Complex and complicated sensor and actuator systems Ambient Assisted Living Surveillance Sensor Fusion

6 www.ict.tuwien.ac.at Institute of Computer Technology /36 Allgemeine Informationen 6 Wireless Labor von 9.00 – 17.00Uhr CAN Labor von 9.30 – 17.00Uhr Anwesenheitspflicht Abwesenheit wegen Püfungen vorher melden! als Abgabe sind am Ende jedes Tages ein paar Fragen zum Labor schriftlich zu beantworten es gibt keine weitere Abgaben (Laborprotokolle) Dietmar Bruckner

7 www.ict.tuwien.ac.at Institute of Computer Technology /36 Hardware Intro

8 www.ict.tuwien.ac.at Institute of Computer Technology /36 Online Unterlagen 8 Getting Started AtmelMega8 Datasheet Chipcon CC2400 Datasheet Specification of TinyRadio Doxygen Source Code Documentation Doxygen Source Code Documentation Zipped Doxygen Source Code Documentation Zipped Dietmar Bruckner

9 www.ict.tuwien.ac.at Institute of Computer Technology /36 CM-CC2400 Module 9 Chipcon (TI) CC2400 Chip 2.4GHz 1Mbps Rx -86dBm Tx 0dBm Atmel Mega8 AVR 8-bit RISC 16MHz Dietmar Bruckner

10 www.ict.tuwien.ac.at Institute of Computer Technology /36 TinyRadio Funkmodul 1 10 Microcontroller Atmel ATmega8 8 Bit RISC 16 MHz USB UART Converter SiLabs CP2102 Transceiver Chipcon (TI) CC2400 2.4GHz 1Mbps USB UART SPI Dietmar Bruckner

11 www.ict.tuwien.ac.at Institute of Computer Technology /36 TinyRadio Funkmodul 2 11 ATMELCC2400 Anpassungsnetzwerk Antenne Dietmar Bruckner

12 www.ict.tuwien.ac.at Institute of Computer Technology /36 CC2400 Block Diagramm 12 Dietmar Bruckner

13 www.ict.tuwien.ac.at Institute of Computer Technology /36 CC2400 States 13 Dietmar Bruckner

14 www.ict.tuwien.ac.at Institute of Computer Technology /36 14 Dietmar Bruckner

15 www.ict.tuwien.ac.at Institute of Computer Technology /36 15 Dietmar Bruckner

16 www.ict.tuwien.ac.at Institute of Computer Technology /36 CAN Hardware 16 Dietmar Bruckner

17 www.ict.tuwien.ac.at Institute of Computer Technology /36 Features 17 MCU: STM32F103RBT6 ARM 32 bit CORTEX M3 with 128K Bytes Program Flash, 20K Bytes RAM, USB, CAN, x2 I2C, x2 ADC 12 bit, x3 UART, x2 SPI, x3 TIMERS, up to 72Mhz operation standard JTAG connector with ARM 2x10 pin layout for programming/debugging with ARM-JTAG USB connector, CAN driver and connector RS232 driver and connector UEXT connector which allow different modules to be connected (as MOD-MP3, MOD-NRF24LR, etc) SD-MMC connector, backup battery connector RESET button, status LED, power supply LED on board voltage regulator 3.3V with up to 800mA current single power supply: takes power from USB port or power supply jack 8 Mhz crystal oscillator, 32768 Hz crystal and RTC backup battery connector extension headers for all uC ports PCB: FR-4, 1.5 mm (0,062"), soldermask, silkscreen component print Dimensions: 100 x 90mm (3.94 x 3.5") Dietmar Bruckner

18 www.ict.tuwien.ac.at Institute of Computer Technology /36 Aufgabenstellungen im Labor 18 Selbstorganisierendes Netzwerk für Roboter Real-Time Kommunikation Jeder Roboter soll in periodischen Abständen jeden anderen seine Sensordaten mitteilen Entfernen oder hinzufügen von Robotern sollte möglich sein Die maximale Anzahl der Roboter ist begrenzt Dietmar Bruckner

19 www.ict.tuwien.ac.at Institute of Computer Technology /36 Unterschiede Drahtlos – Drahtgebunden 19 S TLLH T L… Light T… Temperature H… Humidity S… Sink Node T H T L Dietmar Bruckner

20 www.ict.tuwien.ac.at Institute of Computer Technology /36 Buszugriffsverfahren 20 TDMA CSMA FDMA CDMA und Kombinationen davon... 1Mhz 1 2 3 79 Dietmar Bruckner

21 www.ict.tuwien.ac.at Institute of Computer Technology /36 Fehlererkennung 21 Querparität VRC = Vertical Redundancy Check ARQ Verfahren Automatic Repeat Request Stop-and-wait-ARQ, Go-back-N-ARQ, Selective-repeat-ARQ Zyklische Blocksicherung CRC = Cyclic Redundancy Check Vorwärtsfehlerkorrektur FEC = Forward Error Correction Dietmar Bruckner

22 www.ict.tuwien.ac.at Institute of Computer Technology /36 Ein Feldbus für Roboterfussball 22 Tormann Verteidigung Mittelfeld Sturm Dietmar Bruckner

23 www.ict.tuwien.ac.at Institute of Computer Technology /36 Zum überlegen 23 Buszugriffsverfahren Timing Rundenaufteilung Beacons, Logon Runden, Daten Runden Fehlererkennung Adressierung Fehlertoleranz Dietmar Bruckner

24 www.ict.tuwien.ac.at Institute of Computer Technology /36 Vernetzungsstrategien 24 Dietmar Bruckner

25 www.ict.tuwien.ac.at Institute of Computer Technology /36 Vernetzungsstrategien 25 Dietmar Bruckner

26 www.ict.tuwien.ac.at Institute of Computer Technology /36 Vernetzungsstrategien 26 Dietmar Bruckner

27 www.ict.tuwien.ac.at Institute of Computer Technology /36 Vernetzungsstrategien 27 Dietmar Bruckner

28 www.ict.tuwien.ac.at Institute of Computer Technology /36 Vernetzungsstrategien 28 Dietmar Bruckner

29 www.ict.tuwien.ac.at Institute of Computer Technology /36 Timing I 29 m s1s1 s2s2 1ms t1 t2 t3 t4 t5 t6 Dietmar Bruckner

30 www.ict.tuwien.ac.at Institute of Computer Technology /36 Timing II 30 Statische Konfiguration Dynamische Konfiguration Logon Beacon 1 Logonrunde 1 Datenrunde n Datenrunden Daten Beacon Dietmar Bruckner

31 www.ict.tuwien.ac.at Institute of Computer Technology /36 Paketformate 31 TypeSourceDestinationData PreambleCRC Microcontroller Paket Funktransceiver Datenpaket Dietmar Bruckner

32 www.ict.tuwien.ac.at Institute of Computer Technology /36 Protokoll Stack und Paketformate 32 TypeSourceData SPI Paket PreambleCRC TypeSourceData GUI Eingabe Destination UART Paket Data und UART API LengthData und RF API und RF Paket TypeSourceDest.DataLength Dest. Length Achtung: Skalierung der Balken stimmt nicht mit der Länge der jeweiligen Datenblöcke überein! zu implementierendes Protokoll Dietmar Bruckner

33 www.ict.tuwien.ac.at Institute of Computer Technology /36 Zum Überlegen - Wireless 33 Unterschied drahtgebunden wireless Buszugriffsverfahren (Vor- und Nachteile?) Timing Rundenaufteilung Beacons, Logon Runden, Daten Runden Fehlertoleranz (Wo liegen die Schwachstellen?) Mögliche Optimierungen Implementierung verwendete Resourcen Ablauf Programmstruktur Dietmar Bruckner

34 www.ict.tuwien.ac.at Institute of Computer Technology /36 Zum Überlegen - CAN 34 Unterschied Message-oriented zeitgesteuert Prioritäten Timing Rundenaufteilung Beacons, Logon Runden, Daten Runden Fehlertoleranz (Wo liegen die Schwachstellen?) Mögliche Optimierungen Implementierung verwendete Ressourcen Ablauf Programmstruktur Dietmar Bruckner

35 www.ict.tuwien.ac.at Institute of Computer Technology /36 Abgabe Überlegungen formlos, schriftlich als PDF oder TXT Abgabe und Fragen an bruckner@ict.tuwien.ac.at Kenndaten Namen Matrikelnummern 35Dietmar Bruckner

36 www.ict.tuwien.ac.at Institute of Computer Technology /36 Viel Erfolg!