Программируемые модули XBee серии S2B
Пушкарев Олег – [email protected]
№ 3’2010
PDF версия
Осенью 2010 года компания Digi существенно обновит свою линейку беспроводных модулей XBee. Впервые появляются модули со встроенным дополнительным микроконтроллером и SMD-модули на базе новейшей микросхемы EM357. Дальность действия новых модулей возрастает до 3200 метров, что заметно расширяет область применения этих радиочастотных устройств. В статье дан обзор модулей XBee повышенной мощности, построенных на платформе S2B.
Новые модули XBee-PRO (повышенной мощности) являются модификацией модулей серии 2 [1] и имеют то же самое конструктивное исполнение, но новую внутреннюю «начинку». Производитель не раскрывает сути аппаратных изменений, но по косвенным признакам можно предположить, что изменения коснулись прежде всего радиочастотной части. Модули XBee-PRO S2B выпускаются в двух вариантах — обычном и программируемом. Непрограммируемый вариант модулей S2B является рекомендованной заменой для всех предыдущих мощных модулей серии 2, то есть для модулей XBP24 с прошивками ZNet и ZB (серия 2).
| Аппаратная платформа | Наименование | Описание (выходная мощность/ антенна/сетевые функции) | Серия/ программная платформа | Примечание |
| EM250 DIP20, 2 мм | XB24-BСIT-004 | 2 мВт / Чип-антенна / Роутер | S2/Ember ZNet 2.5 | Планируются к снятию с производства. Аппаратно эквивалентны серии ZB, но имеют устаревшее Firmware (не совместимы со спецификацией ZigBee PRO). Можно самостоятельно обновить Firmware до серии ZB |
| XB24-BWIT-004 | 2 мВт / Антенна-штырь / Роутер | |||
| XB24-BUIT-004 | 2 мВт / Разъем UFL / Роутер | |||
| XB24-BSIT-004 | 2 мВт / Разъем RPSMA / Роутер | |||
| EM250 PA/LNA DIP20, 2 мм | XBP24-BСIT-004 | 63 мВт / Чип-антенна / Роутер | ||
| XBP24-BWIT-004 | 63 мВт / Антенна-штырь / Роутер | |||
| XBP24-BUIT-004 | 63 мВт / Разъем UFL / Роутер | |||
| XBP24-BSIT-004 | 63 мВт / Разъем RPSMA / Роутер | |||
| EM250 20×DIP, 2 мм | XB24-Z7CIT-004 | 2 мВт / Чип-антенна / Роутер | ZB/Ember ZNet 3. | Для новых разработок рекомендуется обновить версию ПО (FW) до 2x7x (Ember ZNet 3.4.1) |
| XB24-Z7WIT-004 | 2 мВт / Антенна-штырь / Роутер | |||
| XB24-Z7UIT-004 | 2 мВт / Разъем UFL / Роутер | |||
| XB24-Z7SIT-004 | 2 мВт / Разъем RPSMA / Роутер | |||
| EM250 PA/LNA DIP20, 2 мм | XBP24-Z7CIT-004 | 63 мВт / Чип-антенна / Роутер | Не рекомендуется для новых разработок. Следует использовать серию S2B | |
| XBP24-Z7WIT-004 | 63 мВт / Антенна-штырь / Роутер | |||
| XBP24-Z7UIT-004 | 63 мВт / Разъем UFL / Роутер | |||
| XBP24-Z7SIT-004 | 63 мВт / Разъем RPSMA / Роутер | |||
| EM250 New RF DIP20, 2 мм | XBP24BZ7PIT-004 | 63 мВт / PCB-антенна / Роутер | S2B/Ember ZNet 3.  4.1 (FW 2x7x) | Увеличенная дальность и сниженное энергопотребление по сравнению с серией ZB. Регулируемая выходная мощность |
| XBP24BZ7WIT-004 | 63 мВт/Антенна-штырь/Роутер | |||
| XBP24BZ7UIT-004 | 63 мВт / Разъем UFL / Роутер | |||
| XBP24BZ7SIT-004 | 63 мВт / Разъем RPSMA / Роутер | |||
| EM250 MC9S08 New RF DIP20, 2 мм | XBP24BZ7PITB003 | 63 мВт / PCB-антенна / Роутер | Дополнительный программируемый процессор Freescale MC9S08QE32CFT. 32 кбайт Flash, 2 кбайт RAM | |
| XBP24BZ7WITB003 | 63 мВт / Антенна-штырь / Роутер | |||
| XBP24BZ7UITB003 | 63 мВт / Разъем UFL / Роутер | |||
| XBP24BZ7SITB003 | 63 мВт / Разъем RPSMA / Роутер | |||
| EM357 SMT 37 pin | XB24CZ7PIS-004 | 6,3 мВт / PCB-антенна / Все | S2C/Ember ZNet 3.  4.1 (FW 40xx) | Новый 32-разрядный чип с улучшенными характеристиками. Исполнение для поверхностного монтажа. Доступность — осень 2010 года |
| XB24CZ7UIS-004 | 6,3 мВт / Разъем UFL / Все | |||
| XB24CZ7RIS-004 | 6,3 мВт /RF-pad / Все | |||
| EM357 PA/LNA SMT 37 pin | XBP24CZ7PIS-004 | 63 мВт / PCB-антенна / Все | PRO S2C/Ember ZNet 3.4.1 | Увеличенная дальность связи. Доступность — IV кв. 2010 года |
| XBP24CZ7UIS-004 | 63 мВт / Разъем UFL / Все | |||
| XBP24CZ7RIS-004 | 63 мВт / RF-pad / Все |
Непрограммируемые модули XBee-PRO S2B
Обновленные модули XBee-PRO (платформа S2B) сохранили прежний форм-фактор (рис. 1), но имеют улучшенные технические характеристики (табл. 2): дальность связи на открытом пространстве теперь достигает 3200 м (было 1600 м).
Для увеличения дальности связи в серии S2B модули с чип-антенной заменены на модули с антенной в виде проводника печатной платы (антенна PCB). Новые модули имеют меньшее потребление при работе на полную мощность (205 против 295 мА), встроенный температурный датчик, защиту от перегрева и перенапряжения. Если в течение 15 секунд на модуль подается напряжение питания свыше 3,9 В, то модуль сначала сообщит об этом API-пакетом статуса с соответствующим установленным битом, а затем произойдет сброс через срабатывание сторожевого таймера (Watchdog reset).
| Параметры | XBee | XBee-PRO (S2) | XBee-PRO (S2B) |
| Радиус действия в помещении, м | До 40 | До 90 | До 90 |
| Радиус действия в свободном пространстве, м | До 120 | До 1600 | До 3200 |
| Максимальная выходная мощность, мВт | 2 (+3 дБм) | 50 (+17 дБм) | 63 (+18 дБм) |
| Чувствительность, дБм | –96 | –102 | –102 |
| Топология сети | Point-to-point, Point-to-multipoint, Peer-to-peer, Mesh | Point-to-point, Point-to-multipoint, Peer-to-peer, Mesh | Point-to-point, Point-to-multipoint, Peer-to-peer, Mesh |
| Рабочая частота, ГГц | 2,4–2,4835 | 2,4–2,4835 | 2,4–2,4835 |
| Количество каналов | 16 | 14 | 15 |
| Частотные каналы | С 11 по 26 | С 11 по 24 | С 11 по 25 |
| Скорость передачи полезных данных, кбит/с | До 35 | До 35 | До 35 |
| Скорость передачи данных по радиоканалу, кбит/с | 250 | 250 | 250 |
| Скорость передачи данных по интерфейсу | 1200 бит/с – 1 Мбит/с | 1200 бит/с – 1 Мбит/с | 1200 бит/с – 1 Мбит/с |
| Напряжение питания, В | 2,1–3,6 | 3,0–3,4 | 2,7–3,6 |
| Ток потребления в режиме передачи, мА (при 3,3 В) | 40 | 295 | 205 |
| Ток потребления в режиме приема, мА (при 3,3 В) | 40 | 45 | 47 |
| Ток потребления при отключенном приемнике, мА | 15 | 15 | 15 |
| Ток потребления в режиме энергосбережения, мкА (при 25 °С) | <1 | 3,5 (тип. ) | 3,5 (тип.) |
| Шифрование | AES-128 | AES-128 | AES-128 |
| Возможности адресации в сети | PAN ID, адрес, Cluster IDs, Endpoints | PAN ID, адрес, Cluster IDs, Endpoints | PAN ID, адрес, Cluster IDs, Endpoints |
| Варианты антенн | Керамическая, штыревая или UFL/RPSMA-разъем | Керамическая, штыревая или UFL/RPSMA-разъем | PCB, штыревая или UFL/RPSMA-разъем |
| Внешние интерфейсы | UART, GPIO, PWM, ADC | UART, GPIO, PWM, ADC | UART, GPIO, PWM, ADC |
| Размеры, мм | 24,38×27,61 | 24,38×32,94 | 24,38×32,94 |
| Рабочий диапазон температур, °С | –40… +85 | –40… +85 | –40… +85 |
Модули S2B работают под управлением встроенного ПО (Firmware) 2×70, которое построено на базе EmberZNet 3.
4.1 ZigBee-PRO stack. В данной версии FW появились новые возможности:
- Регулировка выходной мощности (команда ATPL). Выходную мощность теперь можно устанавливать программно, в диапазоне от 10 до 18 дБм (5 ступеней).
- Для совместимости со спецификацией ZigBee Pro (и продуктами сторонних производителей) введен новый режим (AO = 3), в котором ZDO-запросы, не поддерживаемые текущей версией встроенного стека, будут перенаправляться на UART для их обработки приложением верхнего уровня.
- При попытке отсылки чрезмерно больших пакетов (более 256 байт) модуль теперь выдает новый статусный код 0x74.
- Для конечных устройств добавлен режим медленного опроса (7,5 с) своего родителя (slow rate polling). При необходимости обмена информацией скорость опроса автоматически увеличивается.
- Введена индикация (receive option bit 0×40), показывающая, что пришедший пакет был отправлен конечным устройством.
- Так как спящие конечные устройства могут быть недоступны продолжительное время, увеличен тайм-аут на ожидание ответа от конечного устройства.
- Можно запретить повторные отправки пакетов на уровне приложения (APS retries).
- Если конечное устройство не получает ответы на свои запросы в течение 5 с, то оно покидает сеть и выполняет попытку переподключения.
- Команда TP позволяет считать температуру встроенного сенсора.
- Команда PP возвращает значение выходной мощности в дБм (при PL4).
- Команда PO устанавливает период опроса для конечного устройства (от 10 мс до 60 с).
С точки зрения монтажа модули не имеют каких-либо требований к их расположению рядом с процессорами, кварцевыми резонаторами или другими компонентами печатной платы. Линии питания и «земли» желательно выполнять короткими и достаточно толстыми.
Модули сконструированы таким образом, что при использовании как встроенных, так и внешних антенн они не требуют наличия специальных земляных полигонов на основной печатной плате. Однако при расположении модуля следует учитывать, что близко расположенные высокие металлические объекты (трансформаторы, радиаторы, экраны, батареи) препятствуют эффективному излучению радиоволн и могут исказить диаграмму направленности антенны.
При монтаже модуля с антенной в виде проводника печатной платы (PCB-антенна) необходимо исключить земляной слой под и над антенной (рис. 2). При использовании этой антенны желательно применять не металлический, а пластиковый корпус и располагать модуль ближе к краю конструкции.
Программируемые модули XBee-PRO S2B
Для исполнения пользовательских программ в программируемую версию модуля XBeePro S2B добавлен 8-разрядный микроконтроллер MC9S08QE32 (Freescale), имеющий на борту 32 кбайт Flash и 2 кбайт ОЗУ. С программной точки зрения микроконтроллер никак не связан с внутренним ПО модуля. По отношению к «обычному» XBee-модулю микросхема MC9S08QE32 представляет собой внешний дополнительный процессор (хостконтроллер), хотя и расположенный внутри модуля. Микроконтроллер MC9S08QE32 управляет модулем по линиям UART точно так же, как это бы делал и любой другой микроконтроллер, который разработчик мог бы применить в паре с непрограммируемым XBee-модулем. Все основные порты ввода/ вывода XBee-модуля (кроме UART и Reset), как и прежде, выведены на внешний разъем.
На внешние выводы модуля выведены линии UART дополнительного микроконтроллера, другие порты MC9S08QE32 внутри модуля соединены с портами встроенного ZigBeeтрансивера (рис. 3). При соответствующей настройке это позволяет использовать внешние выводы модуля либо как порты «обычного» XBee-модуля, либо как порты MC9S08QE32. В последнем случае через линии модуля можно организовать взаимодействие с внешней периферией по интерфейсам 1-wire, SPI, I2C и использовать внешние прерывания.
Разработка приложений
Для работы с программируемыми модулями S2B выпускается специальный набор разработчика XBee-PRO ZB Programmable Development Kit (код для заказа — XBP24BZ7B-DK-W). Набор включает в себя 2 программируемых модуля XBee-Pro ZB S2B, две интерфейсные платы (USB и RS-232), программатор-дебаггер USB Multilink Debugger, USB-донгл XStick ZB, блоки питания и соединительные кабели. Программная поддержка включает в себя утилиту X-CTU (версия 5250 или выше) и компилятор Freescale CodeWarrior (версия V6_3_SE доступна с сайта Digi [3]).
Для загрузки собственного приложения существует несколько способов: с помощью программатора-дебаггера, с помощью встроенного загрузчика через протокол XMODEM или по эфиру.
Загруженный в MC9S08QE32 при производстве бутлоадер позволяет загружать пользовательскую программу через интерфейс UART. Если приложение пользователя еще не было загружено, то при подаче питания бутлоадер переходит в командный режим (Command Mode). В командном режиме возможна загрузка приложения, просмотр версии бутлоадера, переход в «прозрачный» режим и некоторые другие служебные операции [4].
При определенных видах сброса (Power-On reset (POR), Pin reset (PIN) или Low Voltage Detect (LVD)) первым управление получает бутлоадер, который проверяет сигналы на линиях RTS (D7), DTR (D5) и DIN (B0).
При определенном состоянии этих линий запускается загруженное приложение, в противном случае управление остается у бутлоадера. Это позволяет перезаписать даже глухо зависшее приложение. При сбросе по Watchdog (или по остальным причинам) бутлоадер сразу передает управление приложению, но, с помощью специального механизма, отслеживает количество перезагрузок и, в случае бесконечного цикла сброса, перехватывает управление, переходя в режим загрузки приложения через любой из доступных способов (по эфиру или через UART).
Такой алгоритм позволяет в некоторых случаях удаленно «достучаться» и перепрограммировать микроконтроллер даже при ошибочной загрузке неработоспособного кода.
Встроенный бутлоадер может также работать в «прозрачном» режиме, транслируя все поступающие через UART данные непосредственно в ZigBee-трансивер EM-250. В этом режиме программа X-CTU может обычным образом обновить внутреннюю прошивку XBee-модуля, то есть внутреннюю прошивку трансивера EM-250. Выход из «прозрачного» режима возможен только через сброс по питанию. В набор разработчика входит также программа модифицированного бутлоадера, который предоставляет больше возможностей и дополнительно позволяет отлаживать загружаемое приложение с помощью входящего в набор разработчика аппаратного программатора-дебаггера. Отладка производится прямо из среды разработки CodeWarrior IDE.
В качестве демонстрационного приложения предлагается программа App32Transparent, которая может быть загружена в модуль через встроенный в X-CTU XMODEM (рис.
4). Программа позволяет организовать передачу и прием данных в API-режиме с помощью простого меню. Следует помнить, что в отличие от обычного модуля XBee здесь все команды и данные принимаются и обрабатываются встроенным микроконтроллером. Поэтому, отправляя на этот модуль сообщение в виде API-пакета, мы можем получить на выходе S2B-модуля только сам текст (рис. 5). Точно так же вводимые данные преобразовываются микроконтроллером в API-пакет, который затем передается по эфиру. Дополнительно, по нажатию кнопок на интерфейсной плате, модуль передает состояние портов ввода/вывода и АЦП на координатор сети. Программа также содержит специальное меню, показывающее, как организовать загрузку программы по эфиру, передать управление бутлоадеру или включить «прозрачный» режим для обновления Firmware встроенного радио через программу X-CTU. На основе этого приложения (предоставляется в исходных текстах) можно легко написать собственную программу, уже выполняющую какие-то действительно полезные действия для создаваемого устройства.
Заключение
Новые XBee-модули S2B обладают улучшенными техническими параметрами и способны передавать данные на расстояние более 3 км. Программируемая версия позволяет создавать функционально насыщенные законченные ZigBee-устройства без применения дополнительного микроконтроллера. Полное аппаратно-программное разделение прикладной и сетевой части гарантирует стабильную работу ZigBee-стека, в то время как приложение пользователя может сосредоточиться на выполнении полезных функций.
Литература
- Пушкарев О. ZigBee-модули XBee: новые возможности // Беспроводные технологии. 2008. № 4.
- www.compel.ru
- ftp://ftp1.digi.com/support/documentation/XBP_ZB_Programmable_DK/
- XBee-PRO ZB OEM RF Modules — версия документа 90000976_F или старше.
Новый беспроводной модуль XBee-PRO 900HP обеспечивает дальность связи до 45 км
Беспроводной модуль соединяет удалённые устройства с сервисом iDigi Device Cloud для быстрой взаимной интеграции разработок и удалённого конфигурирования устройств
Компания Digi International представила компонент XBee-PRO 900HP, лучший в своём классе беспроводной модуль, работающий на частоте 900 МГц, предлагающий дальность связи до 28 миль (45 км) – в три раза больше, чем диапазон связи сравнимых, по стоимости, решений.
При использовании совместно со шлюзом ConnectPort X, потребители могут интегрировать конечные точки в свои решения без особых усилий, применив сервис iDigi Device Cloud. Модуль XBee-PRO 900HP также поддерживает обновление встроенного микропрограммного обеспечения по беспроводному каналу связи, используя сервис iDigi Device Cloud.
“Модуль XBee-PRO 900HP хорошо подходит для применения в разработках с большой дальностью связи, таких как: агроирригация, контроль накопительных резервуаров, управление уличным освещением, автоматизация устройств распределения электроэнергии и других применениях,” сказал Ларри Крэфт, старший вице-президент по мировым продажам и маркетингу компании Digi International. “Применив сервис iDigi Device Cloud наши потребители могут внедрять и поддерживать конечные устройства, использующие связной модуль XBee-PRO 900HP легко и эффективно.”
Модуль XBee-PRO 900HP поддерживает скорости обмена данными до 200 Кбит/с. Он также использует патентованный алгоритм выбора рабочего канала, позволяющий модулю различать требуемый и нежелательный канал связи максимально быстро, что увеличивает пропускную способность, интерференционную устойчивость и время работы от батарей.
Кроме того, модуль поддерживает программно переключаемую маску канала, с целью обеспечения чёткой работы канала связи, а также расширенные режимы ожидания, предназначенные для эффективного использования ёмкости батарей, в устройствах c батарейным питанием.
Модуль XBee-PRO 900HP может быть легко сконфигурирован и обслуживаться при помощи сервиса iDigi Device Cloud, при соединении со шлюзом ConnectPort X. Сервис iDigi Device Cloud обеспечивает инфраструктуру, требуемую для доступа, управления, конфигурации и обновления встроенного программного обеспечения неограниченного количества устройств, с обеспечением высокого уровня безопасности используя сеть Интернет.
Устройства серии XBee легки в использовании и выполнены в одном формфакторе. Доступны модули для работы с различными протоколами, для использования в различных применениях, каждый модуль серии XBee может быть заменён на другой, из этой же серии, что минимизирует время, затрачиваемое на доработку устройств и риски. Модули серии XBee предварительно сертифицированы для использования во множестве стран, что ещё более помогает снизить затраты на разработку.
Модуль доступен для серийных поставок, рекомендуемая цена компонента составляет 39$. Совместимые шлюзы ConnectPort X, предназначенные для подключения к сервису iDigi Device Cloud будут доступны для заказа во 2-м квартале 2013 года. Для получения дополнительной информации, посетите ссылку.
Документация:
Руководство для начала работы XBee-PRO 900HP Development Kit (PDF)
User Manual: XBee-PRO 900HP S3B Modules
Источник новости
Теги:
- Digi International
- XBee
- Новости электроники
XBee-PRO S2C 802.15.4 W/Wire Antenna (XBP24CAWIT-001)
Снято с производства; Digi рекомендует XBee XB3-24Z8PT Series 3 PRO Module, PCB Antenna (Long Range) для новых приложений.
Радиочастотные модули XBee 802.15.4 идеально подходят для приложений, требующих малой задержки и предсказуемой синхронизации связи.
Обеспечивая быструю и надежную связь в конфигурациях «точка-точка», «точка-точка» и «многоточка/звезда», продукты XBee 802.15.4 обеспечивают надежное подключение конечных точек с легкостью. Модули XBee 802.15.4 RF, развернутые в качестве чистой замены кабеля для простой связи XBEE® S2C 802.15.4 RF MODULES, или как часть более сложной звездообразной сети датчиков, обеспечивают максимальную производительность и простоту разработки.
Модули XBee 802.15.4 беспрепятственно взаимодействуют с совместимыми шлюзами, адаптерами устройств и расширителями диапазона, предоставляя разработчикам поистине бескрайние возможности подключения. Обновленный модуль XBee S2C 802.15.4 построен на основе SoC SiliconLabs EM357 и предлагает улучшенное энергопотребление, поддержку беспроводных обновлений прошивки и, при желании, возможность обновления до ячеистых протоколов DigiMesh® или ZigBee®.
Особенности:
- Простая готовая РЧ-связь, настройка не требуется
- Топология сети “точка-многоточка”
- 2,4 ГГц для развертывания по всему миру
- Общая площадь основания XBee для различных радиочастотных модулей
- Лучший в отрасли ток в режиме ожидания менее 1 мкА
- Обновление прошивки через UART, SPI или по воздуху
- Возможность миграции на протоколы DigiMesh и ZigBee PRO и наоборот
Варианты применения:
- Дистанционное промышленное управление и мониторинг
- Пульт дистанционного управления дальнего действия
- Беспроводной сбор данных
Примечание: Этот продукт заменяет 32407, модуль расширенного диапазона XBee-PRO 802.
15.4, проводную антенну (XBP24-AWI-001).
Примечание: Поскольку модули XBee имеют расстояние между контактами 2 мм, мы рекомендуем одну из наших адаптерных плат для каждого модуля. Наши адаптерные платы предоставляют модулям XBee несколько преимуществ, таких как стандартное расстояние между контактами 0,1 дюйма, удобные для макета, монтажные отверстия и простые для пайки соединения. Даже если вы осуществляете связь «точка-точка» без ПК, мы все же рекомендуем всегда иметь по крайней мере одну плату USB-адаптера XBee (# 32400), чтобы вы могли легко настроить и протестировать каждый модуль XBee перед установкой его в точку. точечное приложение.
XBP24CAWIT-001 Технические характеристики:
- Скорость передачи данных: RF 250 кбит/с, последовательный до 1 Мбит/с
- Диапазон внутри/в городе: 300 футов (90 м)
- Наружная/прямая дальность действия: 2 мили (3200 м)
- Мощность передачи: 63 мВт
- Линии цифрового ввода/вывода: 15
- Аналого-цифровое преобразование: (4) 10-бит
- Требования к напряжению: от 2,7 до 3,6 В постоянного тока
- Требования по току при 3,3 В постоянного тока: 120 мА (передача) / 31 мА (прием) / <1 мкА при 25 °C (при отключении питания)
- Связь: UART, SPI
- Размеры: 0,960 x 1,297 дюйма (2,438 x 3,294 см)
- Диапазон рабочих температур: от -40 до +185 °F (от -40 до +85 °C)
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
gif”>
gif”>
gif”>
gif”>
gif”>
gif”>
gif”>
gif”>
gif”>
