Minicurso Rede de Sensores Sem Fio com Xbee e Arduino - Introdução
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Este documento apresenta um minicurso sobre redes de sensores sem fio utilizando XBee e Arduino, enfocando a prática para capacitação de recursos humanos em tecnologia. O curso é um projeto de extensão da Célula de Internet das Coisas da Universidade Federal do Ceará, com uma carga horária de 12 horas e instrutores qualificados. Ele aborda tópicos como comunicação ponto-a-ponto, padrões Zigbee, criação de redes mesh e aplicações diversas das redes de sensores sem fio.
Minicurso Rede de Sensores Sem Fio com Xbee e Arduino - Introdução
- 1. Minicurso de Rede de Sensores Sem Fio com XBee e Arduino Projeto de Extensão Célula de Internet das Coisas Departamento de Engenharia de Teleinformática Universidade Federal do Ceará 2016
- 2. Sumário • Sobre o Curso. • Redes de Sensores Sem Fio. • Módulo XBee. • Padrão ZigBee. • Explorer e XCTU. • Comunicação ponto-à-ponto (Modo AT). • Comunicação Wireless: endereçamento e canais. • Comunicação Serial e modos de operação. • Modo transparente (AT). • Introdução ao Arduino. • Comunicação AT usando Arduino. • Modo API. • Biblioteca API Arduino. • Criando uma rede mesh. • Referências.
- 3. Sobre o Curso • Projeto de Extensão Célula de Internet das Coisas. • Objetivo: disseminar o conhecimento adquirido durante as pesquisas realizadas pela Célula de Internet das Coisas, através da ênfase na prática, contribuindo assim para a capacitação de recursos humanos e incentivando a inovação tecnológica nessa área. • Instrutores: Felipe Lopes, Lailson Azevedo, Lucas Cabral. • Carga horária: 12h.
- 4. Redes de Sensores Sem Fio • Rede de sensores sem fio (RSSF) é uma composição de nós inteligentes (geralmente formados por processador, rádio para comunicação, memória e bateria) que se intercomunicam transmitindo de maneira otimizada informações coletadas em um dado meio, a fim de monitorar as atividades deste. Fonte: artigo Rede de Sensores Sem Fio. http://homepages.dcc.ufmg.br/~loureiro/cm/docs/sbrc03.pdf
- 5. Redes de Sensores Sem Fio •Aplicações: •Militar; •Industrial; •Aviação; •Ambiental; •Tráfego; •Engenharia; •Agricultura; •Medicina; •Segurança;
- 7. Redes de Sensores Sem Fio •Fatores importantes: •Tolerância à falha. •Escalabilidade. •Custo de produção. •Ambiente de operação. •Restrições de hardware. •Topologia de rede. •Meio de transmissão. •Consumo de energia.
- 8. Módulo XBee • Módulos RF (rádio frequência) fabricados pela Digi: http://www.digi.com/ • Utilizam o padrão ZigBee (IEEE 802.15.4). • Altamente configuráveis. • Alta flexibilidade. • Alta compatibilidade com diferentes plataformas. • Suporte a múltiplos protocolos.
- 9. Módulo XBee Performance - Rendimento da Potência de saída: 60 mW (18 dBm), 100 mW EIRP; - Alcance em ambientes internos/zonas urbanas: 100m; - Alcance de RF em linha visível para ambientes externos: 1,6Km; - Sensibilidade do receptor: -100 dBm (1% PER); - Freqüência de operação: ISM 2.4 GHz; - Taxa de dados de RF: 250.000 bps; - Taxa de dados da Interface (Data Rate): 115.200 bps; Alimentação - Tensão de alimentação: 2.8 à 3.4v; - Corrente de transmissão (típico): 215 mA @ 3.3 V; - Corrente de Recepção (típico): 55 mA @ 3.3 V; - Corrente de Power-down Sleep: <10 µA; Propriedades físicas - Dimensões: (2.438cm x 3.294cm); - Peso: 0.10 oz (3g); - Temperatura de operação: -40 to 85º C (industrial); - Opções de antena: Conector U.FL RF, Chip ou Chicote (whip); Rede - Tipo de espalhamento espectral: DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum); - Manipulação de erro: Retransmite novamente (Retries) & reconhecimento (acknowledgements); - Topologia de Rede: Peer-to-peer(Par-a-par), ponto-a-ponto, ponto-a- multiponto e malha; - Endereçamento: 65.000 endereços de rede disponíveis para cada canal; - Opções de filtros: PAN ID, canais e endereços; - Criptografia: 128-bit AES; - Número de canais selecionáveis via software: 12 canais de seqüência direta;
- 11. Padrão ZigBee •Padrão de comunicação para redes mesh sem fio. •IEEE 802.15.4 •Alta confiabilidade. •Baixo consumo de energia. •Baixo custo. •Alta segurança. •Protocolo simples, implementação global.
- 12. Padrão ZigBee •Redes Mesh: •Roteamento; •Criação de rede Ad-Hoc; •Auto-cura;
- 13. Padrão ZigBee •Papéis na rede: •Coordinator; •Router; •End-Device;
- 14. Padrão ZigBee
- 15. Referências 1. XBee ZigBee Mesh Kit: https://docs.digi.com/display/XBeeZigBeeMeshKit/XBee+ZigB ee+Mesh+Kit 2. XBee/XBee-PRO ZigBee RF Module User Guide: http://ftp1.digi.com/support/documentation/90000976.pdf 3. Quick reference: http://www.tunnelsup.com/images/xbee.png 4. API: https://github.com/andrewrapp/xbee-arduino
- 16. Continua...