Radiopiirin ohjelmointiympäristön kehitys ja langattoman verkon tahdistus

Abstract

Tässä työssä tutkitaan uuden nRF24LE1-radiopiirin rakennetta ja ohjelmointia, sekä kehitetään radiopiirin sisäiselle mikrokontrollerille oma ohjelmointiympäristö käyttäen apuna Nordic Semiconductorin valmistamaa aloituspakettia. Työssä on myös tarkoitus kehittää pienivirtainen verkko ja tutkia sen hyötyä virransäästön parantamiseksi. Radiopiirille suunnitellaan oma pieni piirilevy, jota voidaan hyö-dyntää tulevaisuudessa sekä opetuksissa että projekteissa.

Mikrokontrollerin ohjelmointi on toteutettu SPI-väylän avulla käyttäen muuntimena Atmelin USB-kontrolleria, joka muuntaa tietokoneelta tulevan tiedon SPI-väyläiseen muotoon. Tietokoneella C-ohjelmakoodin kääntäminen on toteutettu SDCC-ohjelmalla ja ohjelman lataus piirin muistille tapahtuu omalla ohjelmalla, joka on ohjelmoitu C#-ohjelmointikielellä. Työssä on onnistuttu uuden radiopiirin ohjelmoinnissa ja käytössä, sekä langaton yhteys on saatu muodostettua.

Pienivirtaisen verkon toteutuksessa on hyödynnetty laitteiden samanaikaista toi-mintaa, eli tahdistamista. Tämä toiminto mahdollistaa pienivirtaisen verkon toiminnan siten että tiedonsiirtonopeus on hyvin säädeltävissä ja verkko on samalla hyvin muokattavissa erilaisiin sovelluksiin. Tuloksena on saatu erittäin pienivirtainen verkko, jonka käyttömahdollisuudet ovat laajat.

This thesis examines the new nRF24LE1-radio chip architecture and program-ming, and also develops the programming environment of the radio chip’s micro-controller using a Nordic Semiconductor's starter kit. The work is also intended to develop a low-power network and to explore its possibilities to save power. A small circuit board has been designed for the radio chip and it can be exploited in teaching and projects in the future.

The programming of the microcontroller is carried out through the SPI bus using Atmel's USB controller, which converts information from a computer to an SPI bus -format. The computer C-code compiling is made by an SDCC program and the compiled C-code is downloaded to a processor using a new LE1-programming software which has been programmed in a C# programming language. The programming of the new radio chip is working successfully and the wireless connection has been established.

The implementation of the low-power network has been made using time synchronization. This feature allows low-power operation and the data transfer rate is also well regulated. The network is also very customizable for various applications. The result is a network with a very low power consumption and wide usability.