FKOM Applikationen mit 6LoWPAN

Transkript

1 FKOM Applikaionen mi 6LoWPAN IPv6 LowPower Wireless Personal Area Nework ) RAVEN-LCD-IO-Board-Prooyp Vorlesung FKOM Dipl. Inf. ( FH ) Sefan Konrah

2 6LoWPAN ( IPv6 LowPower Wireless Personal Area Nework ) PC mi Sofware für Applikaion 1... IPv6 Server IPv6 AVR - RAVEN- Funkmodul ( USB - Sick ) 6LoWPAN 10.0kbi/s 6LoWPAN 10.0kbi/s AVR-RAVEN- LCD - Modul Raven-LCD- IO-Board mi angeschlossenem Relaisinerface Reale Applikaion 1... Reale Applikaion m PC mi Sofware für Applikaion m Vorlesung FKOM Überblick Dipl. Inf. ( FH ) Sefan Konrah

3 6LoWPAN ( IPv6 LowPower Wireless Personal Area Nework ) PC mi Sofware für Applikaion 1... IPv6 Server 1 IPv6 AVR - RAVEN- Funkmodul 1 ( USB - Sick ) 6LoWPAN 10.0kbi/s 6LoWPAN 10.0kbi/s AVR - RAVEN- LCD - Modul Raven-LCD- IO-Board 1 mi angeschlossenem Relaisinerface Reale Applikaion 1... Reale Applikaion x PC mi Sofware für Applikaion m IPv6 Server n AVR - RAVEN- Funkmodul n ( USB - Sick ) AVR - RAVEN- LCD - Modul n IPv6 6LoWPAN 6LoWPAN Vorlesung FKOM Überblick Dipl. Inf. ( FH ) Sefan Konrah

4 RAVEN-LCD-IO-Board 6LoWPAN Analog-Eingang 0 AN Analog-Eingang 7 Service RS232 Schniselle AVR- RAVEN- LCD-Modul DO 0..7 Digial-Ausgang 0... Digial-Ausgang 7 Spannungsversorgung DI 0..7 Digial-Eingang Programmierund Erweierungsschnisellen Relais- Inerface, DO0.. DO7, DI0..DI3) Digial-Eingang 7 Vorlesung FKOM RAVEN-LCD-IO-Board Dipl. Inf. ( FH ) Sefan Konrah

5 6LoWPAN ( IPV6 LowPower Wireless Personal Area Nework ) IP-Adressen werden noch vergeben!! PC mi Sofware für Applikaion Heizen / Kühlen IPv6 Server IPv6 IPv6 : Por : AVR - RAVEN- Funkmodul ( USB - Sick ) 6LoWPAN 10.0kbi/s 6LoWPAN 10.0kbi/s AVR - RAVEN- LCD - Modul Raven-LCD- IO-Board mi angeschlossenem Relaisinerface Reale Applikaion Heizen / Kühlen Reale Applikaion Ampel PC mi Sofware für Applikaion Ampel IPv6 : Por : IPv6 : Por : wird durch Windows vergeben IPv6 : Por : wird durch Windows vergeben IPv6 : aaaa:0000:0000:0000:0011:22ff:fe33:4455 Por : Vorlesung FKOM Akuelle Applikaionen Dipl. Inf. ( FH ) Sefan Konrah

6 Applikaion Heizen-Kühlen RAVEN-LCD-IO-Board Analog-Eingang 0 Applikaion Heizen-Kühlen Temperaursensor Relaisinerface DO0 Relaisinerface DO1 Relais-Kare Relais K1 Relais K2 Venilaor ( Kühlen ) Lampe ( Heizen ) Vorlesung FKOM Applikaion Heizen-Kühlen Dipl. Inf. ( FH ) Sefan Konrah

7 Applikaion Heizen-Kühlen START Venilaor aus Halogenlampe aus Hardware iniialisieren 1 Temperaurwer anfordern Srompreis anfordern IST > OG? N J Venilaor ein Sehr hohe Innenemperaur ( IST ), daher immer kühlen ohne Berücksichigung des Srompreises N IST > OPT? J STROMPREIS ZU TEUER? J N Venilaor ein Innenemperaur ( IST ) lieg über der opimalen Temperaur ( OPT ), kühlen wenn der Srompreis normal oder günsig is Vorlesung FKOM PAP Prinzip Heizen-Kühlen Dipl. Inf. ( FH ) Sefan Konrah

8 2 3 4 IST > UG? J N Venilaor aus Innenemperaur ( IST ) lieg uner der dem minimalen Temperaurgrenzwer ( UG ), kühlen hier nich nowendig STROMPREIS GUENSTIG? N J Venilaor ein Innenemperaur ( IST ) lieg uner der opimalen Temperaur ( OPT ), nur kühlen wenn der Srompreis günsig is Vorlesung FKOM PAP Prinzip Heizen-Kühlen Dipl. Inf. ( FH ) Sefan Konrah

9 Pulsweienmodulaion ( PWM ) 0% Heizleisung 10% Heizleisung 20% Heizleisung 30% Heizleisung 40% Heizleisung d T T = 1 Minue = 60s d = 6s Vorlesung FKOM Prinzip PWM für Heizen ( 1 ) Dipl. Inf. ( FH ) Sefan Konrah

10 50% Heizleisung 60% Heizleisung 70% Heizleisung 80% Heizleisung 90% Heizleisung d T T = 1 Minue = 60s d = 6s Vorlesung FKOM Prinzip PWM für Heizen ( 2 ) Dipl. Inf. ( FH ) Sefan Konrah

11 100% Heizleisung d T T = 1 Minue = 60s d = 6s 1T 2T 3T nt Vorlesung FKOM Prinzip PWM für Heizen ( 3 ) Dipl. Inf. ( FH ) Sefan Konrah

12 Nelab - Applikaionen zur FKOM-Vorlesung Dipl. Inf. ( FH ) Sefan Konrah sefan.konrah@fh-kl.de, Raum O228, Tel Applikaion Heizen / Kühlen Abbildung 1 : RAVEN-LCD-IO-Board - 1 -

13 Nelab - Applikaionen zur FKOM-Vorlesung Abbildung 2 : Applikaion Heizen / Kühlen - 2 -

14 Nelab - Applikaionen zur FKOM-Vorlesung Applikaion Heizen / Kühlen Bei dieser Applikaion handel es sich um eine Kühlvorrichung ( Kühlschrank ), welche im Normalberieb srompreisabhängig arbeien soll. Hierbei dien eine Halogenlampe als Wärmequelle und ein Venilaor als Kühlelemen ( Kühlschrank ). Die Erfassung des Temperaursignales ( Innenemperaur des Kühlschrankes, IST ) geschieh über den Analog-Eingang 0 des Raven-LCD-IO-Board. Das anliegende Meßsignal wird über einen Analog- Digialwandler mi 10-Bi Auflösung in einen Digialwer umgesez. Der resulierende Werebereich ersreck sich hierbei von 0 bis 1023 Digis. Bei bekanner Kennlinie des NTC-Widersandes kann jedem Temperaurwer im gewünschen Temperaurbereich ein Widersandswer und dadurch auch ein ensprechender Spannungswer zugeordne werden ( Kalibrieren ). Wir begnügen uns mi den reinen AD-Wandlerweren. Die aufgeführen Grenzwere sind empirisch ermiel. Der geringe Absand der beiden Grenzwere ermöglich eine von der Zei her berachee kurze Regelschleife und ermöglich dadurch eine rasche Überprüfung der Programmierung. Die Simulaion der Temperauränderungen ( Innenemperaur des Kühlschrankes ) geschieh miels PWM ( siehe weier uner ) über die Halogenlampe. Diese Funkionaliä kann z.b. in einem Timerprozess realisier sein. Oberer Temperaurgrenzwer ( OG ) : 375 Digis Opimaler Wer ( OPT ) : 362 Digis Unerer Temperaurgrenzwer ( UG ) : 350 Digis Die o.g. Grenzen sellen Richwere dar und können ggf. an die örlichen Gegebenheien angepass werden. Da es sich bei dieser Applikaion nich um eine zeikriische Anwendung handel, soll in Absänden von 6s der akuelle AD-Wandlerwer vom Server abgefrag und nach der Auswerung ( Srompreis, Innenemperaur Kühlschrank ) wenn eine Änderung des Kühlsaus nowendig is, das ensprechende Ausgangssignal an den Venilaor zusammen mi dem Saus der Halogenlampe an den Server abgeschick werden. Gesalen Sie eine ansprechende Oberfläche und visualisieren Sie die Signale ( AD-Wandlerwer, Saus Halogenlampe, Saus Venilaor, Srompreis( e ), Grenzwere bzw. Schwellen evenuell änderbar ). Die Srompreise ( euer, normal, günsig ) können z.b. über ensprechende Radio-Buons auf der Oberfläche auswählbar sein. Die Kommunikaion mi dem Server geschieh über IPv6 ( UDP-Pakee ). Konfigurieren Sie Ihren Rechner mi der angegebenen IPv6-Adresse und überprüfen Sie die Erreichbarkei des Servers. Realisieren Sie die Applikaion und überprüfen Sie deren ordnungsgemäße Funkion

15 Nelab - Applikaionen zur FKOM-Vorlesung Temperauren und Grenzwere Temp. ensprich der Innenemperaur des Kühlschrankes

16 Nelab - Applikaionen zur FKOM-Vorlesung Programmablaufplan Heizen / Kühlen START Venilaor aus Halogenlampe aus Hardware iniialisieren 1 Temperaurwer anfordern Srompreis anfordern IST > OG? N J Venilaor ein Sehr hohe Innenemperaur ( IST ), daher immer kühlen ohne Berücksichigung des Srompreises N IST > OPT? J STROMPREIS ZU TEUER? J N Venilaor ein Innenemperaur ( IST ) lieg über der opimalen Temperaur ( OPT ), kühlen wenn der Srompreis normal oder günsig is

17 Nelab - Applikaionen zur FKOM-Vorlesung Programmablaufplan Heizen / Kühlen ( Forsezung ) - 7 -

18 Nelab - Applikaionen zur FKOM-Vorlesung Pulsweienmodulaion ( PWM ) 0% Heizleisung 10% Heizleisung 20% Heizleisung 30% Heizleisung 40% Heizleisung d T T = 1 Minue = 60s d = 6s - 8 -

19 Nelab - Applikaionen zur FKOM-Vorlesung 50% Heizleisung 60% Heizleisung 70% Heizleisung 80% Heizleisung 90% Heizleisung d T T = 1 Minue = 60s d = 6s - 9 -

20 Nelab - Applikaionen zur FKOM-Vorlesung 100% Heizleisung d T T = 1 Minue = 60s d = 6s 1T 2T 3T nt

21 Nelab - Applikaionen zur FKOM-Vorlesung Kommunikaion mi dem Server Die Kommunikaion mi dem Server wird über IPv6-UDP-Pakee abgewickel. Es handel sich hierbei um eine Anfrage- Anworsrukur. D.h. der Clien forder vom Server über ein ensprechendes Kommando besimme Daen vom Server an, der Server anwore mi dem ensprechenden Rückgabesring. Es werden nur darsellbare Zeichen des ASCII-Zeichensazes überragen. Die Analyse miels Wireshark is dadurch leicher durchführbar Analogwere anfordern Kommando an den Server : AE,? Rückgabesring vom Server : AE,aaaa,bbbb,cccc,dddd,eeee,ffff,gggg,hhhh Beispiel : AE,0000,1011,0345,0045,0999,0007,0043,1023 Werebereich : aaaa hhhh : Werebereich Wobei hier aaaa hhhh die dezimalen Analogwandlerwere repräsenieren. Die Dezimalzahlen werden immer 4-sellig überragen, dadurch ergib sich eine einfachere Verarbeiung des Rückgabesrings. aaaa für Analog-Eingang 0,, hhhh für Analog-Eingang Digiale Eingangswere anfordern Kommando an den Server : DE,? Rückgabesring vom Server : DE,abcdefgh Beispiel : DE, Werebereich : a h : Werebereich 0, 1 Wobei hier a h die Zusände der digialen Eingänge darsellen. a = Digial-Eingang 7, h = Digial-Eingang

22 Nelab - Applikaionen zur FKOM-Vorlesung Digiale Ausgänge sezen Kommando an den Server : DA,abcdefgh Rückgabesring vom Server : keinen Beispiel : DA,xxxx101x Werebereich : a h : Werebereich 0, 1, x Wobei hier a h die Zusände der digialen Ausgänge darsellen. a = Digial-Ausgang 7, h = Digial-Ausgang 0. Da ggf. mehrere Cliens auf den gleichen Server und somi auf die gleiche Hardware ( RAVEN-LCD-IO- Board ) zugreifen, is es möglich, dass mehrere Applikaionen unabhängig voneinander die Zusände der digialen Ausgänge anseuern. Dami es hierbei nich zu Konfliken ( der leze Sender gewinn ) komm, wurde ein weierer Zusand x eingeführ. x seh hierbei für Don care. D.h. alle für eine Applikaion nich nowendigen digialen Ausgänge müssen im Kommandosring an den Server mi x markier sein, da ansonsen eine Applikaion die digialen Ausgänge einer anderen Applikaion beeinfluss

23 Nelab - Applikaionen zur FKOM-Vorlesung Mögliche Aufeilung des Gesamprojekes in Teilaufgaben Ersellen Sie ein Organisaions-Diagramm mi personenbezogener Angabe der Teilaufgaben. Ansehende Arbeien für die Sudenen : 1. IPv6 auf den Clienrechnern insallieren, konfigurieren und esen 2. Applikaionen ersellen ( "Heizen - Kühlen", "Ampel" ) - Konzep ersellen, Programmiersprache, prinzipieller Ablauf, Oberfläche - Programmierung, Aufeilung in Module - Oberfläche - IPv6 Kommunikaion - Clien zum Server ( Senden ) - Daen vom Server ( Empfangen ) - Empfangssring Analyse bzw. Aufbereiung - Schalwerk, Schrikee - sonsiges - Tes und Inberiebnahme - Dokumenaion - Aufbau der Applikaion, Prinzipdarsellung - Programmdokumenaion - Kommenare - grober Programmablaufplan - Programmlising - Probleme, Schwierigkeien und deren Lösung während der Projekarbei - Daenräger ( CD ) mi kompleem Projek und Dokumenaion anferigen 3. Vorführung bzw. Präsenaion