FKOM Applikationen mit 6LoWPAN

Transkript

1 FKOM Applikationen mit 6LoWPAN IPv6 LowPower Wireless Personal Area Network ) RAVEN-LCD-IO-Board-Prototyp Vorlesung FKOM Prof. Dr.- Ing. Thomas Zimmermann Dipl. Inf. ( FH ) Stefan Konrath

2 6LoWPAN ( IPv6 LowPower Wireless Personal Area Network ) PC mit Software für Applikation 1... IPv6 Server IPv6 AVR - RAVEN- Funkmodul ( USB - Stick ) 6LoWPAN 10.0kbit/s 6LoWPAN 10.0kbit/s AVR-RAVEN- LCD - Modul Raven-LCD- IO-Board mit angeschlossenem Relaisinterface Reale Applikation 1... Reale Applikation m PC mit Software für Applikation m Vorlesung FKOM Überblick Prof. Dr.- Ing. Thomas Zimmermann Dipl. Inf. ( FH ) Stefan Konrath

3 6LoWPAN ( IPv6 LowPower Wireless Personal Area Network ) PC mit Software für Applikation 1... IPv6 Server 1 IPv6 AVR - RAVEN- Funkmodul 1 ( USB - Stick ) 6LoWPAN 10.0kbit/s 6LoWPAN 10.0kbit/s AVR - RAVEN- LCD - Modul Raven-LCD- IO-Board 1 mit angeschlossenem Relaisinterface Reale Applikation 1... Reale Applikation x PC mit Software für Applikation m IPv6 Server n AVR - RAVEN- Funkmodul n ( USB - Stick ) AVR - RAVEN- LCD - Modul n IPv6 6LoWPAN 6LoWPAN Vorlesung FKOM Überblick Prof. Dr.- Ing. Thomas Zimmermann Dipl. Inf. ( FH ) Stefan Konrath

4 RAVEN-LCD-IO-Board 6LoWPAN Analog-Eingang 0 AN Analog-Eingang 7 Service RS232 Schnittstelle AVR- RAVEN- LCD-Modul DO 0..7 Digital-Ausgang 0... Digital-Ausgang 7 Spannungsversorgung DI 0..7 Digital-Eingang Programmierund Erweiterungsschnittstellen Relais- Interface, DO0.. DO7, DI0..DI3) Digital-Eingang 7 Vorlesung FKOM RAVEN-LCD-IO-Board Prof. Dr.- Ing. Thomas Zimmermann Dipl. Inf. ( FH ) Stefan Konrath

5 6LoWPAN ( IPV6 LowPower Wireless Personal Area Network ) IP-Adressen werden noch vergeben!! PC mit Software für Applikation Heizen / Kühlen IPv6 Server IPv6 IPv6 : Port : AVR - RAVEN- Funkmodul ( USB - Stick ) 6LoWPAN 10.0kbit/s 6LoWPAN 10.0kbit/s AVR - RAVEN- LCD - Modul Raven-LCD- IO-Board mit angeschlossenem Relaisinterface Reale Applikation Heizen / Kühlen Reale Applikation Ampel PC mit Software für Applikation Ampel IPv6 : Port : IPv6 : Port : wird durch Windows vergeben IPv6 : Port : wird durch Windows vergeben IPv6 : aaaa:0000:0000:0000:0011:22ff:fe33:4455 Port : Vorlesung FKOM Aktuelle Applikationen Prof. Dr.- Ing. Thomas Zimmermann Dipl. Inf. ( FH ) Stefan Konrath

6 Applikation Ampel RAVEN-LCD-IO-Board Applikation Ampel Relaisinterface DO2 Relaisinterface DO3 Relaisinterface DO4 Relaisinterface DO5 Relaisinterface DO6 Relais-Karte Relais K3 Relais K4 Relais K5 Relais K6 Relais K7 Auto Rot Auto Gelb Auto Grün Fußgänger Rot Fußgänger Grün Relaisinterface DI0 Eingang 1 ( J8 ) Taste Fußgänger Überquerwunsch Vorlesung FKOM Applikation Ampel Prof. Dr.- Ing. Thomas Zimmermann Dipl. Inf. ( FH ) Stefan Konrath

7 Prof. Dr.- Ing. Thomas Zimmermann Dipl. Inf. ( FH ) Stefan Konrath stefan.konrath@fh-kl.de, Raum O228, Tel Applikation Ampel Abbildung 1 : RAVEN-LCD-IO-Board - 1 -

8 Abbildung 2 : Applikation Ampel - 3 -

9 Applikation Ampel Bei dieser Applikation soll eine Ampelanlage einer Kreuzung für PKW und Fußgänger simuliert werden. Nachfolgend die zu realisierenden Ampelphasen mit den zugehörenden Zeiten. Nach dem Systemstart weist die Ampel den. Zustand 1 auf. Zustand 1 : Wechsel nach 10 Sekunden. Zustand 2 : Wechsel nach 2 Sekunden

10 Zustand 3 : Wechsel nach 15 Sekunden. Zustand 4 : Wechsel nach 2 Sekunden. Zustand 5 : Wechsel nach 2 Sekunden

11 Zustand 6 : Wechsel nach 10 Sekunden und weiter mit Zustand 1. Der an der Ampelanlage befindliche Fußgängerüberquerwunsch-Taster soll zyklisch alle 200ms abgefragt werden. Bei Betätigung des Tasters soll dieser Vorgang in einem Flag festgehalten werden. Die Zustandsabfolge ohne Fußgängerüberquerung erstreckt sich von Zustand 1 bis Zustand 4 und weiter mit Zustand 1. Bei Fußgängerüberquerung von Zustand 1 bis Zustand 6. Gestalten Sie eine ansprechende Oberfläche und visualisieren Sie die Signale (Status der Ampel ). Die Kommunikation mit dem Server geschieht über IPv6 ( UDP-Pakete ). Konfigurieren Sie Ihren Rechner mit der angegebenen IPv6-Adresse und überprüfen Sie die Erreichbarkeit des Servers. Realisieren Sie die Applikation und überprüfen Sie deren ordnungsgemäße Funktion

12 Kommunikation mit dem Server Die Kommunikation mit dem Server wird über IPv6-UDP-Pakete abgewickelt. Es handelt sich hierbei um eine Anfrage- Antwortstruktur. D.h. der Client fordert vom Server über ein entsprechendes Kommando bestimmte Daten vom Server an, der Server antwortet mit dem entsprechenden Rückgabestring. Es werden nur darstellbare Zeichen des ASCII-Zeichensatzes übertragen. Die Analyse mittels Wireshark ist dadurch leichter durchführbar Analogwerte anfordern Kommando an den Server : AE,? Rückgabestring vom Server : AE,aaaa,bbbb,cccc,dddd,eeee,ffff,gggg,hhhh Beispiel : AE,0000,1011,0345,0045,0999,0007,0043,1023 Wertebereich : aaaa hhhh : Wertebereich Wobei hier aaaa hhhh die dezimalen Analogwandlerwerte repräsentieren. Die Dezimalzahlen werden immer 4-stellig übertragen, dadurch ergibt sich eine einfachere Verarbeitung des Rückgabestrings. aaaa für Analog-Eingang 0,, hhhh für Analog-Eingang Digitale Eingangswerte anfordern Kommando an den Server : DE,? Rückgabestring vom Server : DE,abcdefgh Beispiel : DE, Wertebereich : a h : Wertebereich 0, 1 Wobei hier a h die Zustände der digitalen Eingänge darstellen. a = Digital-Eingang 7, h = Digital-Eingang

13 Digitale Ausgänge setzen Kommando an den Server : DA,abcdefgh Rückgabestring vom Server : keinen Beispiel : DA,xxxx101x Wertebereich : a h : Wertebereich 0, 1, x Wobei hier a h die Zustände der digitalen Ausgänge darstellen. a = Digital-Ausgang 7, h = Digital-Ausgang 0. Da ggf. mehrere Clients auf den gleichen Server und somit auf die gleiche Hardware ( RAVEN-LCD-IO- Board ) zugreifen, ist es möglich, dass mehrere Applikationen unabhängig voneinander die Zustände der digitalen Ausgänge ansteuern. Damit es hierbei nicht zu Konflikten ( der letzte Sender gewinnt ) kommt, wurde ein weiterer Zustand x eingeführt. x steht hierbei für Don t care. D.h. alle für eine Applikation nicht notwendigen digitalen Ausgänge müssen im Kommandostring an den Server mit x markiert sein, da ansonsten eine Applikation die digitalen Ausgänge einer anderen Applikation beeinflusst

14 Mögliche Aufteilung des Gesamtprojektes in Teilaufgaben Erstellen Sie ein Organisations-Diagramm mit personenbezogener Angabe der Teilaufgaben. Anstehende Arbeiten für die Studenten : 1. IPv6 auf den Clientrechnern installieren, konfigurieren und testen 2. Applikationen erstellen ( "Heizen - Kühlen", "Ampel" ) - Konzept erstellen, Programmiersprache, prinzipieller Ablauf, Oberfläche - Programmierung, Aufteilung in Module - Oberfläche - IPv6 Kommunikation - Client zum Server ( Senden ) - Daten vom Server ( Empfangen ) - Empfangsstring Analyse bzw. Aufbereitung - Schaltwerk, Schrittkette - sonstiges - Test und Inbetriebnahme - Dokumentation - Aufbau der Applikation, Prinzipdarstellung - Programmdokumentation - Kommentare - grober Programmablaufplan - Programmlisting - Probleme, Schwierigkeiten und deren Lösung während der Projektarbeit - Datenträger ( CD ) mit komplettem Projekt und Dokumentation anfertigen 3. Vorführung bzw. Präsentation