Transcript Ubiquitous Computing Practice Part 1

Spring Semester, 2011
Ubiquitous Computing Practice
- Part 4(RSSI) Laboratory of Intelligent Networks @ KUT
(http://link.kut.ac.kr)
Yong-hwan Kim
7. RF Power Control, Multichannel
and RSSI
RF Power Control과 Multichannel 에 대해 이해
RSSI 값 활용 방법 예제 수행
Ubiquitous Computing
기본 지식
Power Control




무선 전파는 전송되는 거리의 제곱or네제곱에 반비례
어느 정도의 세기가 보장되어야수신측에서 데이터
값을 읽을 수 있다.
전송거리가 클수록 링크가 유지되기 쉬우나, 다른
노드들의 통신을 방해하며 전력 소모가 많다.
CC2420 RF 인터페이스는 8단계로 Power Control
Output
Power
[dBm]
Current
Consumption
[mA]
Output
Power
[dBm]
Current
Consumption
[mA]
0
17.4
-1
16.5
-3
15.2
-5
13.9
-7
12.5
-10
11.2
-15
9.9
-25
8.5
Ubiquitous Computing
기본 지식
Multichannel


IEEE 802.15.4 표준 – 26 채널
CC2420 – 16개 채널 지원
 F = 2405 + 5(k-11) Mhz ,
k = 11, 12, …, 26
RSSI(Received Signal Strength Indicator)



RF 인터페이스에서 수신한 전파의 세기(dBm)
RSSI가 -94dBm 이상이어야 메시지 디코딩 가능
RSSI.RSSI_VAL 레지스터에 저장
 저장 값이 -20일 경우, 실제 RSSI는 -65dBm
Ubiquitous Computing
MCH_PTRSSI 예제 소개

1번 노드
 RF_Configuration_Setting() Task 함수에서 노드 자신의 파워
및 채널을 변경
 변경된 설정에 의해 1초마다 데이터 무선 전송

0번 노드
 받은 RSSI 값을 계산하여 PC로 전달
(제대로 수신 되었을 경우 Red LED 점멸)
무선통신
ZigbeX 1
ZigbeX 0
MCH_PTRSSI
ID : 1
MCH_PTRSSI
ID : 0
시리얼케이블
Ubiquitous Computing
MCH_PTRSSI.nc



CC2420ActiveMessageC : 전송 파워 제어
CC2420ControlC : 채널 제어
무선 통신, 시리얼 통신 동시 사용
Ubiquitous Computing
MCH_PTRSSI.nc
configuration MCH_PTRSSI { } implementation {
components MainC, MCH_PTRSSIM, new TimerMilliC(), LedsC, BusyWaitMicroC
, ActiveMessageC, new AMSenderC(AM_MCH_PTRSSI_Msg)
, new AMReceiverC(AM_MCH_PTRSSI_Msg), CC2420ActiveMessageC
, CC2420ControlC, SerialActiveMessageC as Serial;
MCH_PTRSSIM.Boot -> MainC;
MCH_PTRSSIM.Timer -> TimerMilliC;
MCH_PTRSSIM.Leds -> LedsC;
MCH_PTRSSIM.BusyWait ->BusyWaitMicroC;
// RF Component
MCH_PTRSSIM.CommControl -> ActiveMessageC;
MCH_PTRSSIM.RecvMsg -> AMReceiverC;
MCH_PTRSSIM.DataMsg -> AMSenderC;
MCH_PTRSSIM.CC2420Packet -> CC2420ActiveMessageC;
MCH_PTRSSIM.CC2420Config -> CC2420ControlC;
//전송 파워제어
//채널 제어
// Serial Component
MCH_PTRSSIM.Serial_Control -> Serial;
MCH_PTRSSIM.Serial_Packet -> Serial;
MCH_PTRSSIM.Serial_Send -> Serial.AMSend[AM_MCH_PTRSSI_Uart]; }
Ubiquitous Computing
MCH_PTRSSIM.nc
MCH_PTRSSIM.nc 파일

경로:
 /opt/tinyos-2.x/contrib/zigbex/MCH_PTRSSI/MCH_PTRSSIM.nc

함수 실행순서
 Boot.booted() → CommControl, SerialControl → RF
configuration(파워, 채널 설정) → CC2420config.sync()
 CC2420config.syncDone() → Timer.startPeriodic ()
 반복
Timer.fired () → task TryToSend () → DataMsg.send ()
 RecvMsg.receive() → Serial_Send.sendDone()
Ubiquitous Computing
MCH_PTRSSIM.nc
1: includes MCH_PTRSSI;
2: module MCH_PTRSSIM{
3: uses {
4:
interface Boot;
interface Timer<TMilli>;
5:
interface Leds;
6:
interface BusyWait<TMicro, uint16_t>;
7:
interface SplitControl as CommControl;
8:
interface AMSend as DataMsg;
9:
interface Receive as RecvMsg;
10: interface SplitControl as Serial_Control;
11: interface AMPacket as Serial_Packet;
12: interface AMSend as Serial_Send;
13: interface CC2420Packet;
14: interface CC2420Config; }}
15: implementation
16: {
17: message_t sendmsg, uartmsg;
18: uint16_t mySeq;
19: uint8_t myPowerLevel;
20: uint8_t myChannel;
21: task void RF_Configuration_Setting ();
22: task void TryToSend();
7~9: RF 관련 인터페이스
10~12: Serial 관련 인터페이스
Ubiquitous Computing
MCH_PTRSSIM.nc
23:
24:
25:
26:
27:
28:
29:
30:
31:
32:
33:
34:
event void Boot.booted() {
atomic mySeq = 0;
call CommControl.start();
}
event void CommControl.startDone(error_t error) {
call Serial_Control.start();
}
event void Serial_Control.startDone(error_t error) {
post RF_Configuration_Setting ();
}
event void CommControl.stopDone(error_t error) {}
event void Serial_Control.stopDone(error_t error) {}
35: task void RF_Configuration_Setting () {
36: call BusyWait.wait(3000);
37: atomic myPowerLevel = 0x1f;
38: call CC2420Packet.setPower (&sendmsg,
myPowerLevel);
39: atomic myChannel = 15;
40: call CC2420Config.setChannel (myChannel);
41: call CC2420Config.sync();
42: }
23: RF 컴포넌트를 시작하기 위해 CommControl
.start() 호출(원형은 ActiveMessageC와 연결되는
SplitControl)
27: Serial 컴포넌트를 시작하기 위해 Serial_Con
trol.start() 호출
30: 모트의 RF 채널과 파워를 조절하기 위한 RF_
Configuration_Setting() 함수를 호출
38 : RF 파워 조절 함수 호출
실제 RF 파워는 message_t 구조체의 Meta필드에
있는 tx_power 변수에 의해 설정되는데 이 함수
로 그 값을 조절한다
// 0x1f = 0 dBm // 0x1b = -1 dBm
// 0x17 = -3 dBm // 0x13 = -5 dBm
// 0x0f = -7 dBm // 0x0b = -10 dBm
// 0x07 = -15 dBm // 0x03 = -25 dBm
40: RF 채널 변경 함수 호출
// Channel Ranges: 11 ~ 26
41: 설정된 값을 CC2420 RF 칩으로 전송
Ubiquitous Computing
MCH_PTRSSIM.nc
43: event void CC2420Config.syncDone
( error_t error ) {
44: if ( error == SUCCESS ) {
45:
call Timer.startPeriodic(1000);
46:
call Leds.led1On();
//Green On
47: }else{ post RF_Configuration_Setting ();
48: }}
49: event void Timer.fired() {
50: call Leds.led1Toggle();
//Green Toggle
51: post TryToSend();
52: }
53: task void TryToSend() {
54: struct MCH_PTRSSI_Msg *pack;
55: pack = (struct MCH_PTRSSI_Msg *) call
DataMsg.getPayload(&sendmsg);
56: pack->seq
= mySeq++;
57: pack->SenderID = TOS_NODE_ID;
58: pack->PowerLevel = myPowerLevel;
59: pack->Channel = myChannel;
60: if (call DataMsg.send(AM_BROADCAST_ADDR,
&sendmsg, sizeof(struct
MCH_PTRSSI_Msg)) == SUCCESS){
61:
call Leds.led2On();
//Yellow On
62: }}
43: 원하는 채널을 CC2420 RF 칩에 설정하게 되면
CC2420Config.syncDone() 이벤트 함수가 호출된다.
성공이라면, 주기적 동작을 위해 Timer.startPeriodic
(1000)을 호출하고, 실패라면 설정함수를 다시 호출
53: TryToSend() 함수에서는 MCH_PTRSSI_Msg
구조체에 seq, 자신의 주소, 설정한 파워 및 채널
정보를 넣어 RF로 send 한다.
Ubiquitous Computing
MCH_PTRSSIM.nc
63: event void DataMsg.sendDone(message_t* msg,
error_t error) {
64: if (error == SUCCESS){
65:
call Leds.led2Off();
66: }}
67: event message_t* RecvMsg.receive(message_t*
msg, void* payload, uint8_t len) {
68: struct MCH_PTRSSI_Msg *recv_pack =
(struct MCH_PTRSSI_Msg *) call DataMsg.
.getPayload(&uartmsg);
69: memcpy((void*)recv_pack, payload, len);
70: recv_pack->RSSI = call CC2420Packet.getRssi(msg);
71: recv_pack->RSSI -= 45;
72: call Serial_Packet.setSource(&uartmsg,
recv_pack->SenderID);
73: if (call Serial_Send.send(TOS_NODE_ID, &uartmsg,
sizeof(struct MCH_PTRSSI_Msg)) == SUCCESS)
74:
call Leds.led0Toggle();
75: return msg;
76: }
77:}
67: 만약 다른 노드로부터 RF 패킷을 받으면
RecvMsg.receive() 함수가 호출된다. 함수에
서 받은 패킷의 RSSI값에서 -45를 하여 dBm
단위의 RSSI 값을 만든 뒤 Serial로 전송
Ubiquitous Computing
MCH_PTRSSI.h
MCH_PTRSSI.h 에 정의된 데이터 포멧
#define MSG_LEN 6
struct MCH_PTRSSI_Msg
{
uint16_t seq;
uint16_t SenderID;
uint8_t PowerLevel;
uint8_t Channel;
char RSSI;
//RSSI value can be a minus(a negative value).
uint8_t Pending;
};
enum {
AM_MCH_PTRSSI_Msg = 26,
AM_MCH_PTRSSI_Uart = 27
};
Ubiquitous Computing
MCH_PTRSSI 예제 실습
MCH_PTRSSI 컴파일 및 포팅
$
$
$
$
cd /opt/tinyos-2.x/contrib/zigbex/MCH_PTRSSI
make zigbex
make zigbex reinstall.0
//0번 아이디
make zigbex reinstall.1
//1번 아이디

AVR Studio를 이용하여 두 개의 센서 노드에 각각 reinstall된
hex파일을 program 함.

SerialText 프로그램을 이용하여(시리얼 통신을 통해)
SenderID, Power Level, Channel, RSSI 확인
Ubiquitous Computing
Packet Heaer
Serial Header
Seq
Data
Src
Channel
Power
Pedding
RSSI(-59dBm)
unsigned char RSSI = 197;
char RSSI_Signed = (char) RSSI;
printf("%d, %d\n", RSSI, RSSI_Signed);
//C5
//-59
Ubiquitous Computing