Laborator 6

Sisteme de comunicatie wireless in banda ISM. Benzile de frecventa cunoscute sub denumirea generica de ISM (Industrial, Scientific and Medical) sunt zone de frecventa rezervate la nivel international pentru dispozitive/echipamente industriale, stiintifice si medicale, casnice sau pentru alte scopuiri similare, in alte scopuri decat telecomunicatiile. Un exemplu de astfel de dispozitiv/echipament este cuptorul cu microunde. Aceste dispozitive au in componentalor dispozitive de emisie foarte puternice care pot genera interferente (electromagnetice) care ar putea perturba activitatea altor dispozitive de comunicatie care utilizeaza aceeasi frecventa. Din acesta cauza utilizarea dispozitivelor ISM estelimitata doar la anumite benzi de frecventa. In general, in benzile de frecventa alocate dispozitivelor ISM orice alt dispozitiv de comunicatie trebuie sa fie proiectat astfel incat sa fie tolerant la orice interferenta generata de aceste dispozitive ISM, utilizatorii de echipamente de comuniactie neavand nici un fel de protectie in raport cu dispozitivele ISM. In ciuda scopului initial aceste benzi de frecventa sunt actualmente folosite de catre dispozitive de comunicatie in scopul comunicatiei (de date) – non ISM applications - pe distante mici cu un consum mic de energie Short Range low power wireless communication systems/Devices - SRD) fara a necesite licente de la diferite autoritati. Benzile ISM pot fi folosite de catre telefoane fara fir, dispozitive Bluetooth, dispozitive NFC, dispozitive de manevrare a usilor de la garaj, dispozitive de monitorizare a copiilor, retele de calculatoare (WiFi), etc.

Obs: Aplicatiile non-ISM pot utiliza atat benzi ISM cat si benzi non-ISM. Cateva exemple de alocare a unor frecvente ISM (de catre ITU – International Communication Union) sunt prezentate in Tabelul 1. Cu litere mari sunt prezentate scopurile primare, iar cu litere mici cele secundare. Utilizarea partajata sau exclusiva a unor frecvente cade insarcina autoritatilor (locale).

Obs: In Europa exista tendinta protejarii unor anumie benzi de frecventa pentru anumite tipuri de aplicatii. Cateva exemple sunt date in Tabelul 2. Aceasta nu impiedica insa prioectantul sa defineasca o aplicatie ca fiind ‘nespecifica’ unei anumte benzi ca in Tabelul 3. Obs: In vederea protejarii diferitelor aplicatii de comunicatie wireless in banda ISM puterea emitatorului este limtata prin proceduri. Tabelul 1 – Alocarea frecventelor in banda ISM.

Obs: Regiunea 1 = Europa + Africa + Rusia, Regiunea 2 = Americile, Regiunea 3 = Restul lumii.

Tabelul 2 – Benzile de frecventa disponibile pentru aplicatii ‘specifice’

Tabelul 3 – Benzile de frecventa disponibile pentru aplicatii ‘nespecifice’

ERP = Effective Radiated Power Duty Cycle = perioda in care un semnal sau sistem este activ. In telecomunicatii parametrul este folosit pentru a limita timpul de transmisie (de exemplu pentru a permite si altora accesul la banda de frecventa respectiva sau pentru a proteja fiintele vii la expunerea continua la radiatii electromagnetice). Printre problemele cele mai importante care trebuie rezolvate in vederea bunei functionari a unui dispozitiv de comunicatie in banda ISM se pot enumera: - Armonizarea benzilor ISM din diferite regiuni ITU. - Cresterea cerintelor de spectru/banda datorita sporirii numarului de dispozitive care opereaza in aceleasi benzi ISM. - Limitarea efectelor fenomenului de interferenta. In Tabelul 4 se prezinta mai multe aplicatii ale dispozitivelor SDR (Short Range Device).

Tabelul 4 - Aplicatii SRD In Tabelul 5 se prezinta unele caracteristici ale unor benzi ISM subgigahertice.

Tabelul 5 – Proprietati ale unor benzi ISM subgigahertice. Band plan = plan de utilizare eficienta a benzilor de frecventa. In continuare se prezinta doua exemple de retele de senzori in banda ISM de 868MHz.

Retea de senzori in banda ISM de 868MHz. 1. Instalare hardware si aplicatie. 1.1 Descriere Dispozitivul (modulul) AIR (Anaren Integrate Radio) BoosterPack poate fi utilizat pentru a oferi conectivitate wireless kitului de dezvoltare LaunchPad (Texas Instruments).

Kitul contine: Mai avem nevoie de:

Fig. 1 – Kitul AIR si accesorii. Functionalitatile diferitelor zone sunt prezentate in fig. 2. A = Loc pentru switch-uri suplimentare B = Circuitul RF. C = indicator de orientare corecta in raport cu kitul LaunchPad. D = Loc pentru led suplimentar. E = Jumpere pentru canalul de date. F = Zona prototip (pentru proiecte utilizator). G = zona de extensie cu circuite suplimentare (microcontroler).

Fig. 2 – Kitul AIR – Functionalitati.

1.2 Instalare. 1. Se insereaza CD-ul si se alege butonul (optiunea) Install AIR Booster Stack Lite. Daca

meniul cu butoane nu apare automat, atunci se lanseaza aplicatia autorun.exe. 2. Daca se utilizeaza un calculator unde nu au fost instalate driverele pentru LaunchPad atunci

se instaleaza driverele cu optiunea Install LaunchPad USB drivers din menu. Driverele se instaleaza automat.

3. Eventual se verifica functionarea corecta a LaunchPad-ului cu o aplicatie (de ex. temperature measurement).

4. Se deconecteaza LaunchPad-ul de la calculator si, daca este necesar, se lipeste (monteaza) conectorii cu 10 pini de tip tata pe marginile kitului LaunchPad.

5. Se inlatura microcontrolerul de 14 pini din soclul LaunchPad si se inlocuieste cu cel de 20 de pini sosit cu kitul AIR (pinul 1 – marcat; inspre portul USB).

6. Pentru comunicarea corecta intre computer si kit prin intermediul interfetei seriale UART trebuie modificate cateva jumpere (fig. 3): 6.1. Pentru LaunchPad v1.4 sau mai mici se utilizeaza un jumper in cruce (X). 6.2. Pentru LaunchPad de versiuni mai mari se rotesc jumperii de scurt cu 90 de grade.

v.4 mai mari ca v1.4

Fig. 3 – Jumpere pentru comunicatia UART. 7. Se insereaza cate un modul AIR in fiecare LaunchPad tinand cont de orientarea corecta

(sageata de pe AIR in acelasi sens cu racheta de pe LaunchPad). 8. Se instaleaza interfata grafica prin alegerea optiunii Install ATC-Booster Stack Lite GUI. 9. Se conecteaza kitul complet la portul USB utilizand cablurile disponibile. 10. Se lanseaza in executie software-ul demonstrativ ATC-BoosterStack Lite.

Fig. 4 – Interfata grafica.

Va aparea interfata grafica din fig. 4, in care se va afisa temperatura nodului (hub). A = Evolutia temperaturii si a parametrului RSSI (reprezentare grafica). B = Buton pentru afisarea/ascunderea comunicatiei seriale (wireless). C = Zona de configurare a transmisiei RF D = Lista nodurilor pereche. 2. Functionarea dispozitivului A110LR09A. Circuitul/dispozitivul A110LR09A este realizat in jurul circuitului CC110L (Texas Instruments) si dispune de o antena integrata, asigurand eficienta si transmitere uniforma in toate directiile in benzile ISM 868-870MHz (Europa) si 902-928Mz (USA). Cateva dintre caracteristici si avantaje sunt prezentate in fig. 5. Caracterstici Avantaje

Fig. 5 – Caracteristici si avantaje. Dispozitivele pot fi folosite pentru implementarea unor topologii diverse incluzand: punct la punct, punct la mai multe puncte, peer-to-peer, mesh. Circuitul poate comunica cu un microcontroler prin magistrala SPI. Functionalitatile oferite de nivelurile PHY si MAC pot fi accesate prin SPI prin intermediul unor registre adresabile si prin comenzi. Datele receptionate sau care trebuie transmise sunt de asemenea accesibile prin SPI si sunt implementate ca un registru FIFO (cate 64 de octeti pentru transmisie si respectiv pentru receptie). Pentru a transmite date se realizeaza un cadru de date (care poate sa contina eventual si o adresa de destinatie) care este depus in FIFO si se emite o comanda de transmisie. In urma acestei comenzi datele vor fi transmise conform continutului din acel moment al registrelor.

Pentru a receptiona date se emite o comanda de receptie, care permite dispozitivului sa ‘asculte’ mediul in vederea captarii unor mesaje (semnale). Cand sunt captate, cadrele sunt depozitate in FIFO. Daca dispozitivul nici nu transmite nici nu asculta atunci are posibilitatea sa treaca in doua moduri:

- Idle (repaus) – din care poate trece rapid in mod Transmisie/Receptie. - Sleep (inactiv – cea mai mare parte a circuitului nu mai este alimentata) – cu consum

redus de energie (din care revenirea in starea activa se face intr-un timp mai mare de timp, cu ajutorul unui quartz - inclus).

Schema bloc principiala a dispozitivului este prezentata in fig. 6.

Fig. 6 – Circuitul A110LR09A Filtrul – elimina semnale nedorite pentru a asigura compatibilitatea cu dispozitiile standardelor. Blocul de adaptare (matching) – furnizeaza o incarcare corecta a amplificatorului de transmisie pentru a obtine puterea maxima si a amplificatorului LNA (low-noise amplifier) pentru a asigura o sensibilitate maxima la receptie. Nivelul fizic – asigura o conversie intre date, simboluri si semnalul RF. Cateva caracteristici ale nivelului fizic sunt prezentate in fig. 7.

Fig. 7 - Configuratii/parametri de nivel fizic care pot fi utilizate/utilizati in Europa. Nivelul MAC – este parte a Nivelului 2 (OSI) si asigura servicii de gestiune a cadrelor, de adresare si de acces la mediul de comunicatie. Parte din functionalitatile acestui nivel sunt implementate in software (in cazul necesitatii asigurarii normelor CE (Conformité Européenne)). Schema bloc functionala a cicuitului RF este prezentata in fig. 8.

Fig. 8 Aplicatii:

- Sisteme de alarmare si de securitate. - Sisteme industriale de monitorizare si control. - Retele de senzori. - Sisteme de citire automata a dispozitivelor de masurare (AMR - Automatic Meter

Reading). - Automatizarea cladirilor si locuintelor. - Aplicatii deja existente unde este necesara o trecere simpla la retele wireless.

3. Functionarea kitului (aplicatie demonstrativa). Aplicatia implementeaza o retea cu topologie ‘stea’ (fig. 9) formata dintr-un nod hub si maxim 4 noduri de tip senzor. Temperatura fiecarui senzor este transmisa la hub care o afiseaza pe GUI, impreuna cu parametrul RSSI (Received Strength Indicator) pentru fiecare conexiune radio.

Fig. 9 – Topologia retelei. 3.1 Nodul senzor. Nodul senzor este programat astfel incat in momentele de inactivitate sa reduca consmul de energie, fiind programat sa stea intr- stare de inactivitate (’low-power’, ‘sleep mode’). Astfel, la fiecare secunda, aplicatia ‘trezeste’ procesorul, face o citire de temperatura, ‘trezeste’ circuitul RF, transmite data, asteapta confirmarea de primire dupa care trece din nou in starea inactiva.

Tinand cont ca senzorul isi petrece cea mai mare a timpului parte in starea de inactivitate, acesta este responsabil de initierea tuturor transferurilor de date dela/inspre hub. Dupa transmiterea unui mesaj senzorul trece in starea de ascultare pentru a primi confirmarea de primire de la hub. Daca mesajul primit de la hub este o simpla confirmare (fara date utile - no payload data) sau nu primeste nimic intr-un anume interval de timp isi incheie ciclul de comunicatie si trece in starea de inacitivtate. Daca primeste date sau comezi de la hub atunci senzorul trimite un mesaj de confirmare si trece in starea de inactivitate. Comportarea senzorului, prezentata la modul general in fig. 10, este detaliata prin intermediul diagramelor din fig. 11.

Fig. 10 - Nodul senzor – diagrama generala.

Fig. 11 - Operatiile si schimbul de date la nivelul unui nod senzor. Senzorul initiaza un transfer de date si, in cazul cand schimbul de date (data exchange) s-a desfasurat cu succes, continua cu faza de validare a retelei in care determina daca este necesara o imperechere sau daca hubul care i-a raspuns se afla deja in reteaua sa. Daca si aceasta faza se incheie cu succes, senzorul verifica daca hubul ii solicita o schimbare a ratei de achizitie a datelor si in caz afirmativ isi ajusteaza cuanta de timp inscrisa in timer la noua valoare.

In cazul schimbului de date circuitul RF este trezit (daca este cazul) si se testeaza daca trebuie trimisa o cerere de schimbare a configuratiei. In caz afirmativ se continua cu secventa de schimbare a configuratiei. In caz contrar se trimite cadrul de date la hub si se astepata un raspuns (confirmare). Daca se primeste de la hub o cerere de schimbare a configuratiei atunci senzorul continua cu secventa de schimbare a configuratiei si apoi se testeaza daca s-au primit date. 3.2 Nodul hub. Prima sarcina a hub-ului este realizarea unei intrefete intre GUI si nodurile senzor din retea. Transferurile de date de la senzori se desfasoara in mod asincron si ca urmare hub-ul isi petrece cea mai mare parte a timpului in mod receptie ‘ascultand’ daca au sosit mesaje (pachete de date) de la senzori. Hub-ul nu transmite mesaje decat ca urmare a receptionarii unui mesaj de la senzor, cu singura exceptie: atunci cand este in desfasurare o secventa de schimbare a configuratiei si trimite mesaje la senzor pentru a determina daca schimbarea de configurare s-a desfasurat cu succes. Functionarea nodului hub este descrisa in fig. 12 si 13.

Fig. 12 – Diagrama generala

Fig. 13 – Operatii si functia de ascultare.

Daca operatia de ascultare se desfasoara cu succes se continua cu validarea retelei (vezi nod senzor) pentru a determina daca este necesara vreo imperechere sau daca nodul este deja in reteaua sa. Ascultare: Cand hubul primeste un cadru valid de la un nod senzor cu care formeaza o pereche testeaza daca cadrul contine date utile (payload). Daca da, creaza un cadru cu propriile date (daca este cazul) si un mesaj de achitare (confirmare, acknowledgement) pentru datele receptionate de la senzor. Daca exista o cerere de schimbare a configuratiei, de la senzor sau de la GUI, se intra in secventa de schimbare a configuratiei. In caz contrar se trimite cadrul de date si se intra in modul receptie (de ascultare) pentru a primi mesajul de confirmare de la senzor. Daca hubul primeste de la senzor numai o confirmare (fara date) atunci nu mai creaza un cadru de date ca raspuns si intra in modul de receptie pentru a receptiona urmatorul cadru de date de la senzor. Daca nu se primeste nimic intr-o anumita perioada de timp atunci se verifica daca circuitul RF este in mod receptie. Daca nu se trece circuitul RF in mod receptie. Obs: Schimbarea configuratiei poate fi initiata atat de catre hub cat si de catre senzor. 3.3 Imperecherea nodurilor. Operatiile necesare la nivelul hubului si al senzorului sunt urmatoarele: Nod hub

- Se trece starea aplicatiei (Application State) din hub in mod Hub (GUI). - Se apasa butonul Discover nodes (GUI). Hubul va cauta noduri senzor aprox. 10s (timp

in care comenzile GUI vor fi inactivate). Nod senzor (in timp ce hubul cauta noduri senzor)

- Se apasa si se mentine timp de 2s butonul S2 de pe LaunchPad (nod senzor). Daca imperecherea s-a desfasurat cu succes, senzorul va fi adaugat la lista de noduri disponibile (Available Node List) a hubului.

SAU - Se deschide o sesiune (noua) pentru ATC Booster Stack Lite GUI pentru nodul senzor si

se seteaza starea aplicatiei la valoarea Sensor. - Se apasa butonul Discover nodes (GUI). Senzorul va solicita includerea in retea timp de

aprox. 10s (controalele in GUI se dezactiveaza). Daca imperecherea s-a efectuat cu succes atunci nodul hub va fi adugat la lista nodurilor disponibile a senzorului.

Obs: Dupa imperechere se afiseaza pe ecran (in GUI) temperatura si RSSI. Obs: initial ambele circuite sunt setate in modul Hub. Ca urmare unul dintre circuite trebuie trecut in mod senzor. Pentru aceasta se apasa de 3 ori (triple click) butonul S2 de pe LaunchPad (E – fig. 14). Ca urmare ledul rosu de pe LaunchPad va clipi de 3 ori pentru a indica schimbarea cu succes a starii nodului in mod senzor.

Fig. 14 – Butoane si leduri de pe LaunchPad folosite pentru initializarea dispozitivelor. Obs: Functiile butonului S2 de pe LaunchPad:

- Click = se schimba starii ledului rosu (vezi sectiunea urmatoare). - Dublu click (durata apasarii butonului si intervalul de timp intre apasari: max. 500 ms ) =

se indica prin intermediul ledului rosu starea nodului o 2 blink (clipire) = hub o 3 blink = senzor

- Triplu click = schimbare starii nodului de la hub la senzor si invers. Starea (noua a) nodului va fi semnalizata prin clipirea ledului rosu.

- Apasare 2s = intrarea nodului in modul de imperechere. Ledul rosu va clipi cu o frecventa de aprox. 2 Hz cu un factor de umplere de 10% pentru a indica ca butonul a fost tinut apasat un timp suficient (butonul poate fi eliberat). Nodul va continua scanarea altor noduri pentru aprox. 10s.

- Apasare 5s = schimbare stare nod si intrare in mod imperechere. Ledul rosu va clipi cu o frecventa de aprox. 10Hz cu un factor de umplere de 50% pentru a indica ca butonul a fost tinut apsat un timp suficient (butonul poate fi eliberat). Nodul va continua scanarea altor noduri pentru aprox. 10s.

- Apasare 15s = stergerea setarilor unui nod. Ledul rosu va clipi cu o frecventa de aprox. 1Hz cu un factor de umplere de 50% pentru a indica ca butonul a fost tinut apsat un timp suficient (butonul poate fi eliberat). Toate setarile revin la valoarea initiala incluzand starea aplicatiei si banda de frecventa.

3.5 Controlul de la distanta. Ledul rosu – Apasarea (click) butonului S2 de pe LaunchPad duce la schimbarea starii ledului de pe nodul (kitul) respectiv. De asemenea se schimba starea casutei RedLED corespunzatoare nodului respectiv din lista de noduri disponibile. Ledul verde (F – fig. 14) - Daca se bifeaza/debifeaza in GUI-ul hubului casuta GreenLED corespunzatoare unui nod din lista nodurilor disponibile atunci se schimba starea ledului de pe nodul respectiv. Acelasi lucru se poate face si din GUI-ul unui nod senzor cu precizarea ca un nod senzor nu poate schimba starea ledului verde decat pentru el si hubul sau (cu care este imperecheat) si nu poate schimba starea ledului verde de pe alt nod senzor. Obs: Avand in vedere ca se pot cupla mai multe kituri (noduri) la acelasi PC ,fiecare cu GUI-ul lui, aceasta facilitate permite identificarea nodului care este cuplat la un anumit GUI (stabilirea corespondentei GUI - nod).

Retea de senzori cu sursa de energie proprie in banda ISM de 868MHz.

1. Instalare hardware si aplicatie. Pentru ilustrarea conceptului de retea de senzori fara sursa de alimentare (energy harvesting sensors) se utilizeaza kitul EnOcean Starter Kit. Kitul contine (fig. 1):

- O aplicatie care furnizeaza o interfata grafica (GUI) care permite configurarea retelei si afisarea informatiei primita de la senzori (aplicatia DolphinView Basic).

- Un dispozitiv de receptie a semnalelor radio cu interfata USB care se poate cupla la portul USB a unui calculator (gateway) – USB 300. Legatura intre aplicatie si gateway se stabileste alegand portul serial corespunzator (lista situata in stanga sus a interfetei grafice) si apasand apoi butonul Connect.

- Doua intrerupatoare electromecanice interfatate cu un emitator RF care trimit date spre dispozitivul de receptie:

o PTM 200 o PTM 330 si ECO 200

- Un senzor de temperatura alimentat de la o sursa de energie luminoasa interfatat cu un emitator RF care trimite date spre dispozitivul de receptie – STM 330

Fig. 1 – Dispozitivele care compun reteaua de senzori. 2. Dispozitivul PTM 200. La apasarea butoanelor radiogramele emise de dispozitiv sunt receptionate de gateway si afisate pe ecran de catre interfata grafica. La prima apasare a unui buton dispozitivul este recunoscut de gateway si inserat in lista de dispozitive (deocamdata nealocate). Alocarea dispozitivelor (introducerea acestora in spatiul de lucru - workspace) se face prin dublu-click pe dispozitivul respectiv (operatia inversa se face tot cu dublu-click). Pentru afisarea mesajelor se utilizeaza doua zone din GUI:

- Telegram Log - EnOcean Equipment Profile (EPP)

In zona Telegram Log se afiseaza mesajele primite in format binar (Hexa) prin intermediul butonului Serial si interpretarea acestora prin intermediul butonului Radio. In zona EPP se poate alege/seta sau reseta profilul asociat unui anumit dispozitiv si se poate afisa in mod grafic informatia utila primita prin telegrama radio (radiograma).

Fig. 2 – Afisarea in GUI a informatiei transmise de PTM 200. Cateva caracteristici tehnice ale acestui dispozitiv sunt prezentate in fig. 3.

Fig. 3 – Caracteristici tehnice ale dispozitivului PTM 200. Descrierea functionala este prezentata in fig. 4.

Fig. 4 – Descrirerea functionala a dispozitivului PTM 200. Energy bow = energia arcului. Obs:

- Pentru acest dispozitiv radiograma este de tip RPS. - Prin intermediul acestui dispozitiv se pot trimite trei 3 radiograme:

o Switch-on o Switch off o Buton eliberat.

3. Dispozitivele ECO 200 si PTM 330 ECO 200 converteste energia mecanica rezultata dintr-o miscare liniara in energie electrica, suficient pentru alimentarea circuitului RF PTM 330 prin intermediul caruia se pot trimite 3 subtelegrame pana la o distanta de 300m (camp deschis, min 10m in spatii inchise in functie de pereti). Identificarea nodului (intrerupatorului) si afisarea informatiei se face de o maniera similara cu cea de la dispozitvul anterior (PTM 200). Informatia utila este oarecum diferita de cea corespunzatoare cazului precedent (a se vedea zona de interpretare a mesajului trimis) desi tipul telegramei este acelasi: RPS. Se trimite in principal starea intrerupatorului si starea celor 4 intrari disponibile la nivelul dispozitivului.

Fig.5 - Afisarea in GUI a informatiei transmise de PTM 330. Cateva caracteristici tehnice sunt prezentate in fig. 6.

Fig. 6 - Caracteristici tehnice ale dispozitivului PTM 330.

Conectarea celor doua dispozitive pentru emiterea unui mesaj este prezentata in fig. 7.

Fig. 7 – Conectarea dispozitivelor ECO 200 si PTM 330. 3. Dispozitivul STM 330 Dispozitivul este un senzor de temperatura alimentat de la un panou solar (miniatural). Recunoasterea dispozitivului de catre gateway si inserarea acestuia in zona de lucru se face ca in cazurile precedente. Pentru a afisa (interpreta) informatia primita de la acest tip de nod profilul dispozitivului trebuie schimbat (forma si continutul radiogramelor depind de tipul dispozitivului care le emite). In acest caz se alege un profil caracterizat de urmatorii parametri:

- RORG: 0xA5 4BS Telegram - FUNC: 0x02 Temperature sensor - TYPE: 0x05 Temperature sensor range 0oC to +40oC.

Obs: Radiogramele se trimit la apasarea intrerupatorului de pe nodul senzor (senzor).

Fig.8 - Afisarea in GUI a informatiei transmise de STM 330.

Cateva caracteristici tehnice sunt prezentate in fig. 9.

Fig. 9 – Caracterstici tehnice ale dispozitivului STM 330. Schema bloc de operare a dispozitivului este prezentata in fig. 10.

Fig. 10 – Schema bloc principiala de operare a dispozitivului STM 330.

4. Protocolul radio (ERP – EnOcean Radio Protocol).

Fig. 11 – Nivelele OSI acoperite de ERP. In continuare se fac cateva precizari legate de nivelele 1 si 2. Descrierea datelor Protocolul de comunicatie organizeaza datele in pachete. Unitatile de baza sunt:

- Cadrele (frame) o reprezentare a datelor codificate la nivelul fizic. o contine informatie de control si sincronizare necesara receptorului. Un cadru este

transmis in mod serial bit cu bit. - Subtelegramele

o rezultat al unui proces de decodificare in care informatia de control si sincronizare din cadru este eliminata.

o Sunt manipulate (prelucrate) la nivelul 2 al modelului OSI (legatura de date). o Avand in vedere ca protocolul este realizat in principal pentru comunicatie

unidirectionala acesta nu dispune de mecanisme de tip handshake (confirmare). Pentru a asigura totusi fiabilitatea comunicatiei se transmit 3 subtelegrame identice intr-un interval de timp anume (la intervale fixe, aleatoare sau o combinatie). Fiecare subtelegrama reprezinta o unitate atomica (indivizibila) care contine integral informatia continuta in telegrama. De asemenea, pentru evitarea coliziunilor, se utilizeaza un mecanism de tip LBT (listen before talk) prin care dispozitivul este obligat sa se asigure ca nimeni nu transmite date inainte de a-si incepe propria transmisie.

- Telegramele (pentru relatia cu subtelegramele, vezi si fig. 11). Structura unei subtelegrame este prezentata in fig. 12.

Fig. 12 – Structura unei subtelegrame. unde:

- RORG/CHOICE - indica tipul subtelegramei.

- DATA - datele utile - TXID/SourceID - identificatorul emitatorului (4 octeti). - STATUS - indica daca subtelegrama a fost transmisa de un repetor si tipul

mecanismului de verificare a corectitudinii datelor (checksum sau CRC). Nu exista in cazul telegramelor de tip switch.

o Bit 7 = 0 - Checksum (suma de control) o Bit 7 = 1 - CRC (Cyclic Redundancy Check/Control Redundant Cyclic)

- HASH/Checksum –octetul de verificare a corectitudinii datelor. Suma de control se calculeaza ca fiind suma valorilor fiecarui octet din subtelegrama (mai putin HASH) ignorand depasirile (ceea ce depaseste un octet). Algoritmul de calcul al CRC implica un polinom generator de forma: x8 + x2 + x + 1 si necrsita efectuarea urmatoarelor operatii:

1. Se calculeaza restul impartirii (modulo 2) dintre produsul x8 si primul octet din subtelegrama la polinomul generator.

2. Se executa operatia XOR (SAUexclusiv) intre restul calculat anterior si urmatorul octet din subtelegrama si se calculeaza din nou restul ca in pasul precedent.

3. Se repeta pasul 2 pana la terminarea octetilor din subtelegrama (mai putin HASH). Obs: Lungimea subtelegramei nu este transmisa, fiind determinata prin numararea octetilor incepand de la campul RORG si pana la campul HASH. Obs:

- Cateva caracteristici ale nivelului fizic sunt prezentate in capitolele destinate nodurilor senzor.

- Legatura dintre cadre si subtelegrame este prezentata in fig. 13.

Fig. 13 – Informatia suplimentara vehiculata la nivelul fizic. Obs: Modulele EnOcean pot fi interfatate cu dispozitive de calcul (microcontrolere externe, PC, etc.) prin interfata RS232 cu urmatorii parametri: 8 biti de date, 1 bit de stop, fara paritate, si cu urmatoarele caracteristici: 3 fire, protocol software (handshake), full-duplex. 5. Tipuri de radiograme. 5.1 (Sub)telegrame de tip RPS. Dispozitivul PTM 330 in configuratie implicita si dispozitivul PTM 200 transmit acelasi tip de telegrama:

- Tip telegrama - RPS. - Mesaj de tip N - au fost apasate 1 sau doua butoane. - Mesaj de tip U – nu a fost apasat nici un buton (eliberare buton) sau au fost apasate mai

mult de doua butoane.

- Identificator de dispozitiv de 32 biti. - Octetii de date 2, 1 si 0 sunt egali cu 0. - Octetul 3 furnizeaza urmatoarele informatii: Pentru mesajul de tip N

o RID (2 biti) – identificator intrerupator 1. o UD (1 bit) –

� UD =1 – butonul 1 (O) � UD = 0 – butonul 2 (I)

o PR (PO) (1 bit) polaritate.

o SRID (2 biti) – identificator intrerupator 2 o SUD (1 bit) – Aceeasi informatie ca la UD dar pentru intrerupatorul 2. o SA (1 bit) –

� SA = 1 – (2 butoane apsate simultan) � SA = 0 – Nu exista actiune secundara.

Pentru mesajul de tip U

o BUTTONS (3 biti) – numarul de butoane apasate simultan

� 0 = nici un buton � 3 = 3 sau 4 butoane � 1, 2, 4, 5, 6, 7 = imposibil.

o PR (PO) - ca mai sus o Reserved (4 biti)

- STATUS Pentru mesajul de tip N

o Reserved (2 biti) o T21 (1 bit) – egal cu 1. o NU (1 bit) – NU = 1 - mesaj de tip N. o RP_COUNTER (4 biti) – Nivelul de repetare (0 = mesajul original - nerepetat)

Pentru mesajul de tip U

o Reserved (2 biti) o T21 (1 bit) – egal cu 1. o NU (1 bit) – NU = 0 - mesaj de tip U. o RP_COUNTER (4 biti) – Nivelul de repetare (0 = mesajul original – nerepetat)

5.1 (Sub)telegrame emise de dispozitivul STM 330. In modul normal de functionare telegramele respecta formatul EEP (EnOcean Equipment Profiles).

Daca initierea comunicatiei se face prin apasarea intrerupatorului de pe dispozitiv (mod Teach In) atunci dispozitivul trimite o radiograma de tip 4BS conform standardului EEP A5-02-05 cu structura din fig. 14:

Fig 14 Structura unei telegrame de tip 4BS.