Labor Vorbesprechung + Theorie Wireless + CAN Labor

1. Labor Vorbesprechung + TheorieWireless + CAN Labor Dietmar Bruckner

2. Personal Introduction

3. Who am I? Dietmar Bruckner, ICT, TU Vienna Cognitive Automation Group Smart Sensor andActuator Networks Complex Systems Intelligent Systems Building Automation AmbientAssisted Living … Dietmar Bruckner

4. Background Diploma Study of Electrical Engineering ´99-´04Diploma Thesis: Mobile Plattform zur digitalen Bildbearbeitung für batteriebetriebene Roboter PhD Study of Technical Sciences ´04-´07PhD 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 Dietmar Bruckner

5. Research Interest: Automating Human Technical Environments Complexandcomplicatedsensorandactuatorsystems Surveillance Sensor Fusion AmbientAssisted Living Dietmar Bruckner

6. Allgemeine Informationen • 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. Hardware Intro

8. Online Unterlagen Getting Started AtmelMega8 Datasheet Chipcon CC2400 Datasheet Specification of TinyRadio Doxygen Source Code Documentation Doxygen Source Code Documentation Zipped Dietmar Bruckner

9. CM-CC2400 Module • Chipcon (TI) CC2400 Chip • 2.4GHz • 1Mbps • Rx -86dBm • Tx 0dBm • Atmel Mega8 • AVR 8-bit RISC • 16MHz Dietmar Bruckner

10. TinyRadio Funkmodul 1 • Transceiver • Chipcon (TI) CC2400 • 2.4GHz • 1Mbps Microcontroller Atmel ATmega8 8 Bit RISC 16 MHz SPI UART USB UART Converter SiLabs CP2102 USB Dietmar Bruckner

11. TinyRadio Funkmodul 2 Anpassungsnetzwerk CC2400 ATMEL Antenne Dietmar Bruckner

12. CC2400 Block Diagramm Dietmar Bruckner

13. CC2400 States Dietmar Bruckner

14. Dietmar Bruckner

15. Dietmar Bruckner

16. CAN Hardware Dietmar Bruckner

17. Features 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, upto 72Mhz operation standard JTAG connectorwith ARM 2x10 pinlayoutforprogramming/debuggingwith ARM-JTAG USB connector, CAN driverandconnector RS232 driverandconnector UEXT connectorwhichallow different modulestobeconnected (as MOD-MP3, MOD-NRF24LR, etc) SD-MMC connector, backupbatteryconnector RESET button , status LED, power supply LED on boardvoltageregulator 3.3V withupto 800mA currentsingle power supply: takes power from USB portor power supplyjack 8 Mhzcrystaloscillator, 32768 Hz crystaland RTC backupbatteryconnector extensionheadersfor all uCports PCB: FR-4, 1.5 mm (0,062"), soldermask, silkscreencomponentprint Dimensions: 100 x 90mm (3.94 x 3.5") Dietmar Bruckner

18. Aufgabenstellungen im Labor • 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. L L T H Unterschiede Drahtlos – Drahtgebunden L H T T T S L… Light T… Temperature H… Humidity S… Sink Node Dietmar Bruckner

20. 1Mhz . . . 79 1 2 3 Buszugriffsverfahren TDMA CSMA FDMA CDMA und Kombinationen davon Dietmar Bruckner

21. Fehlererkennung • Querparität • VRC = VerticalRedundancy Check • ARQ Verfahren • Automatic Repeat Request • Stop-and-wait-ARQ, Go-back-N-ARQ , Selective-repeat-ARQ • Zyklische Blocksicherung • CRC = CyclicRedundancy Check • Vorwärtsfehlerkorrektur • FEC = Forward Error Correction Dietmar Bruckner

22. Ein Feldbus für Roboterfussball Tormann Verteidigung Mittelfeld Sturm Dietmar Bruckner

23. Zum überlegen • Buszugriffsverfahren • Timing • Rundenaufteilung • Beacons, Logon Runden, Daten Runden • Fehlererkennung • Adressierung • Fehlertoleranz Dietmar Bruckner

24. Vernetzungsstrategien Dietmar Bruckner

25. Vernetzungsstrategien Dietmar Bruckner

26. Vernetzungsstrategien Dietmar Bruckner

27. Vernetzungsstrategien Dietmar Bruckner

28. Vernetzungsstrategien Dietmar Bruckner

29. Timing I t5 t1 t4 t3 t2 t6 m s1 s2 1ms Dietmar Bruckner

30. Timing II 1 Datenrunde 1 Logonrunde n Datenrunden Logon Beacon Daten Beacon Statische Konfiguration Dynamische Konfiguration Dietmar Bruckner

31. Paketformate Microcontroller Paket Type Source Destination Data Preamble CRC Funktransceiver Datenpaket Dietmar Bruckner

32. Protokoll Stack und Paketformate GUI Eingabe Data und Destination UART Paket Length Dest. Data UART API Dest. Data Length und zu implementierendes Protokoll RF API Type Dest. Source Data und Length SPI Paket Length Type Dest. Source Data RF Paket Preamble Length Type Dest. Source Data CRC Achtung: Skalierung der Balken stimmt nicht mit der Länge der jeweiligen Datenblöcke überein! Dietmar Bruckner

33. ZumÜberlegen - Wireless • 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. ZumÜberlegen - CAN • 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. Abgabe Überlegungen • “formlos”, schriftlich • als PDF oder TXT • Abgabe und Fragen an bruckner@ict.tuwien.ac.at • Kenndaten • Namen • Matrikelnummern Dietmar Bruckner

36. Viel Erfolg!