Orientador: Paulo César Machado de Abreu

FariasProfessor do Departamento de Exatas (DEXA)

Universidade Estadual de Feira de Santana

Orientando: Igo Amaurí dos Santos Luz

Graduando em Engenharia de Computação

Introdução Objetivos

• Geral• Específico

Metodologia Protocolo CAN Protocolo USB Protocolo Zigbee Referências

SensoresDispositivos utilizados para monitorar

determinado fenômenoRede de Sensores

Conjunto de sensores interconectadosTrabalho colaborativoFatores que influenciam

ProtocolosTolerância a falhas, errosLimitação do hardwareCustosTopologia da redeAmbiente de operação

Áreas de Aplicações• Engenharia• Militar• Saúde• Automobilística

Retirada do site: http://pplware.sapo.pt/software/redes/rede-de-sensores-sem-fios-conhece-esta-tecnologia/

Protocolo CAN• Surgimento na década de oitenta na

industria automobilistica• Padronizada pela resolução ISSO 11898

Protocolo ZigBee• Transmissão wirelles• Surge com o intuito de proporcionar redes

sem fio dinâmicas, simples e de baixo custo Protocolo USB

Geral• Desenvolver uma rede de sensores baseada

no protocolo CAN Específicos

• Desenvolver o software embarcado em C para a comunicação CAN

• Desenvolver um conversor entre os protocolos CAN e USB

• Desenvolver um conversor entre os protocolos CAN e Zigbee

• Realização de testes

Ferramenta de desenvolvimento◦MPLAB IDE◦C18

Microcontroladores da família Microchip PIC◦PIC18F4550◦PIC18F2680

Conversor de sinalMCP2515◦MAX 232

RádioZigbee

Primeira fase◦Domínio acerca da comunicação CAN utilizando o PIC18F2680

Segunda fase◦Conversão CAN/USB através da utilização do PIC18F4550 e MCP2515

Terceira Fase◦Conversão CAN/Zigbee

Protocolo CAN◦Robusto◦Baixo consumo de energia◦Utilização do conceito de dominância de bit◦Prioridades de mensagens◦Detecção e Tolerância a falha

◦Identifica o recebimento da mensagem◦Permite múltiplos acessos ao barramento

◦Definida pelas mensagens não pelos nodos◦Permite inserção de novos nodos com a rede em operação

Três tipos de redes CAN

Relação do comprimento do cabo e da taxa de transferência

Nomenclatura Padrão Taxa máxima

CAN baixa-velocidade

ISSO 11519 125 Kbps

2.0 A ISSO 11898:1993 1 Mbps

2.0 B ISSO 11898:1995 1 Mbps

Comprimento (Máximo) (m) Taxa de transferência

40 1000 Kbps

270 250 Kbps

3300 20 Kbps

Relação do comprimento do cabo e da taxa de transferência

Camadas CAN – Modelo OSI

Camada Física• Responsável por tratar a forma como a

comunicação é efetuada, ou seja, como os bits trafegam pelo barramento

• Conceito de Dominância de bit Bit recessivo e bit dominante Bit dominante inibe o recessivo

• Define uma forma de transmissão ao qual esta relacionada com a diferença de tensão entre dois fios CAN_H (high) e CAN_L(low).

Cama física• Dominância de bit garante a robustez da

comunicação

Camada Física

Camada de enlace• 2.0 A e 2.0 B. • Diferença básica entre as versões:

quantidade de bits destinada à identificação da mensagem: versão A são 11 bits versão B são 29 bits

Camada de enlace SOF – start of frame Arbitration – arbitragem Control – define tamanho da mensagem Data fiel – a mensagem CRC field – integridade Ack – se o destinatário recebeu EOF – end of frame

Protocolo USB• Suporta a comunicação entre

computadores e periféricos• Proporciona plug and play de forma rápida

e com baixo custo• Barramento Master/Slave

Master – USB Host Slave – Periférico

• Suporta taxas de 12 Mbps, 1,5 Mbps e até 480 Mbps na versão 2.0

Protocolo ZigBeeBaseado no padrão IEEE 802.15.4Dispositivos com baixo processamentoSegurança nos dadosBaixo consumo de energiaTransmissão e recepção inativas por quase 99% do

tempoOperação half-duplexTopologiasEstrela e peer-to-peer

AplicaçõesSensores sem fio, Controle industrial, Leitura de

medidores

Comparação com outras tecnologias sem fio

Wi-Fi Zigbee Bluetooth

Padrão IEEE 802.11b, 802.11g, 802.11a

IEEE 802.15.4 IEEE 802.15.1

Taxa de transferência

11(b) até 54 (a, g) Mbps

10 – 115 Kbps 721 Kbps

Número de nós 100 65000 8

Alcance 100m 10 – 100m 8 até 100m

Camadas OSI – Pilha Zigbee

Operam com dois tipos de nós• Function Device (FFD), dispositivo de função

completa • Reduced Function Device (RFD), dispositivo

de função reduzida Possui um sistema de anti-colisão

• Carrier Sense Multiple Access-Colision Avoidence (CSMA-CA)

• Sistema de anti-colisão com sensor de portadora com múltiplos acessos

Topologias

Zigbee coordinator• Dispositivo FFD• Controle da rede

Zigbee router• FFD ou RFD• Nó normal da rede• Efetua comunicação entre dois nós da rede sem

a necessidade de passar pelo coordinator Zigbee endpoint

• FFD ou RFD• Comunica-se apenas com a rede

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