ars3-modem - ars.info.pl

ARS3-MODEM
dokumentacja modemu radiowego do lokalnej transmisji
danych w wolnych pasmach 433MHz i 868MHz
dokument DOK 04-05-12
wersja 1.0
arskam.com
www.arskam.com
1
firma ARIES Warszawa Polska
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Zastosowania
Podstawowe parametry
Sygnały i złącza
Zmiana parametrów pracy
Metody optymalizacji transmisji danych
Problemy i prawdopodobne powody ich wystąpienia
www.arskam.com
2
firma ARIES Warszawa Polska
1. Zastosowania
Modemy radiowe typu ARS3 przeznaczone są do lokalnej transmisji danych cyfrowych.
Wykorzystywane są zakresy w pasmach 433MHz i 868MHz dopuszczone do użytkowania bez
licencji i zezwoleń.
Modemy pełnią rolę „przeźroczystego” sprzęgu pomiędzy portami UART współpracujących z nimi
urządzeń. Oznacza to, że dane wysłane portem UART jednego urządzenia pojawią się w takiej
samej formie na wejściu portu UART innego połączonego z modemem odbiorczym.
Podczas naprzemiennego przesyłu danych nie jest wymagany żaden specjalny protokół transmisji.
Przy pomocy sygnału będącego odpowiednikiem sygnału CTS w standardzie RS232, modem
informuje o możliwości wystąpienia przepełnienia wewnętrznego buforu.
Użytkownik ma możliwość zmiany parametrów pracy modemów ARS3 takich jak szybkość
transmisji portu szeregowego UART, szybkość transmisji łącza radiowego, wybór kanału, poziom
mocy nadawania.
Modemy ARS3 są dostępne jako moduły oraz jako kompletne urządzenia w obudowie.
2.
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Podstawowe parametry
praca w nie licencjonowanych pasmach radiowych 433MHz i 868MHz
ilość kanałów: 10
standardowo możliwość wyboru spośród 3 szybkości transmisji kanałem radiowym:
2,4kBaud, 10kBaud i 38,4kBaud
możliwość ustawienia poziomu mocy w trybie nadawania w zakresie od -30dBm do
+10dBm
port szeregowy UART z sygnałami TxD i RxD pracującymi z poziomami logicznymi 0V –
3,3V/5V
format transmisji UART: 8 bitów danych, 1 bit stopu, bez bitu parzystości
możliwość ustawienia szybkości transmisji portu UART w zakresie: od 1,2k do 115,2k
dwa oddzielne (nadawczy i odbiorczy) 1024 bajtowe bufory
sygnał informacji o bliskim zapełnieniu buforu nadawczego -stan H (funkcjonalny
odpowiednik sygnału CTS)
gniazdo SMA (żeńskie) dla przykręcenia zewnętrznej anteny
dwie opcje wykonania:
◦ jako moduł z 2 dwurzędowymi złączami szpilkowymi
◦ w obudowie ze złączem 2x5 styków dla gniazda zaciskanego na taśmie
zasilanie napięciem stałym w zakresie od +4,5V do +12V
średni pobór prądu ok. 60mA
wymiary:
◦ modemu-modułu:
45 x 40 x 12mm
◦ modemu w obudowie:
92 x 50 x 30mm
www.arskam.com
3
firma ARIES Warszawa Polska
3. Sygnały i złącza
3.1.
Wersja wykonania modemu: moduł
Widok płytki modemu w wersji modułu
Rys.1
W tabeli zostały zestawione wyprowadzenia sygnałów złączyh JP2 i JP3 z Rys.1
Tabela 1
złącze styk
JP2
wyprowadzenie opis
1
3V3Out
2
n.c.
3
GND
4
n.c.
5
n.c.
6
n.c.
7
n.c.
8
n.c.
9
n.c.
10
n.c.
11
n.c.
12
n.c.
13
n.c.
14
n.c.
15
n.c.
16
n.c.
www.arskam.com
Wyjściowe napięcie 3,3V obciążalność do 20mA
masa
4
firma ARIES Warszawa Polska
JP3
17
Wyprowadzenie Wyprowadzenie przycisku testowego
przycisku
18
n.c.
19
n.c.
20
n.c.
1
3V3Out
Wyjściowe napięcie 3,3V obciążąlność do 20mA
2
Vz
Napięcie zasilania AR3-MODEM (4,5V - 12V)
3
GND
masa
4
RESET
Linia zerowania mikrokontrolera, stan aktywny niski
(podciągana wewnętrznym opornikiem)
5
n.c.
6
n.c.
7
n.c.
8
n.c.
9
n.c.
10
n.c.
11
n.c.
12
TxD UART
Wyjście Tx Portu Szeregowego UART
13
RxD UART
Wejście Rx Portu Szeregowego UART
14
CTS
Wyprowadzenie sygnału przepełnienia buforu (CTS)
15
n.c.
16
TMS
JTAG linia TMS mikrokontrolera
17
TDI
JTAG linia TDI mikrokontrolera
18
TCK
JTAG linia TCK mikrokontrolera
19
TRST
JTAG linia TRST mikrokontrolera
20
TDO
JTAG linia TDO mikrokontrolera
o ile nie zaznaczono tego inaczej wszystkie linie pracują z poziomami logicznymi 0 -3,3/5V
3.2.
Wersja wykonania modemu: modem w obudowie
Widok złącza modemu z zaznaczeniem pozycjonera złącza
Rys.2
www.arskam.com
5
firma ARIES Warszawa Polska
W tabeli zostały zestawione wyprowadzenia sygnałów w gnieździe z Rys.2
styk
Tabela 2
wyprowadzenie
opis
1
n.c.
2
CTS
Wyprowadzenie sygnału
przepełnienia buforu (CTS)
3
RxD
Wejście Rx Portu Szeregowego
UART
4
TxD UART
Wyjście Tx Portu Szeregowego
UART
5
n.c.
6
n.c.
7
n.c.
8
GND
9
n.c.
10
Vz
www.arskam.com
masa
Napięcie zasilania AR3MODEM (4,5V - 12V)
6
firma ARIES Warszawa Polska
4. Zmiana parametrów pracy
Modemy radiowe ARS3 pozwalają użytkownikowi na zmianę niektórych parametrów.
W tym celu można wykorzystać program narzędziowy ARSET3 lub miniARSET3 udostępniany na
stronie internetowej producenta www.ars.info.pl lub www.arskam.com .
Korzystając z oprogramowania narzędziowego do zmiany ustawień modemu należy najpierw
podłączyć modem do komputera i uruchomić jego autoamtyczne wykrywanie według
następującego schematu:
•
•
•
•
Połączyć wyprowadzenia RxD i TxD układu z portem COM lub USB komputera przy
pomocy kabla i właściwego interfejsu. Używając panelu testowego PT1 firmy ARIES
można skorzystać z zamontowanych na PT1 interfejsów i gniazd.
Należy zasilić układ a na komputerze uruchomić oprogramowanie narzędziowe mini
ARSET
Na zakładce Podłączanie nacisnąć klawisz automatycznego wyszukiwania dołączonego
urządzenia Rys3-1
Rys.3
Po wykryciu dołączonego do komputera urządzenia w polu informacyjnym zostanie
wyświetlony komunikat o sukcesie wyszukiwania oraz informacja o wersji oprogramowania
modemu Rys3-2.
Po wykryciu podłączonego modemu można otworzyć zakładkę Ustawienia.
www.arskam.com
7
firma ARIES Warszawa Polska
Rys.4
Korzystając z elementów manipulacyjnych na zakładce Ustawienia można zmienić takie parametry
radio modemu ARS3 jak:
• szybkość transmisji radiowej
• szybkość transmisji portu szeregowego UART
• numer kanału radiowego
• moc w trybie nadawania
• alias (nazwę własną) modemu
UWAGA! Ustawienia parametru tryb pracy nie należy zmieniać. Powinien mieć wartość jak na
Rys.4 (1)tryb Modemowy.
5. Metody optymalizacji transmisji danych
Modemy ARS3 są przeźroczyste dla transmisji pomiędzy dwoma urządzeniami wymieniającymi za
ich pośrednictwem dane. Oznacza to, że nie wymagają dodatkowych protokołów transmisji. Dzięki
buforom nadawczym i odbiorczym możliwa jest transmisja nawet jeśli porty szeregowe UART
urządzeń pracują z różnymi szybkościami. Dla zapewnienia płynnej transmisji należy pamiętać o
kilku warunkach.
5.1.
Przepełnienie buforu wejściowego modemu nadawczego
Dane wysłane z urządzenia nadawczego poprzez port szeregowy UART są przejściowo zapisywane
w buforze wejściowym. Z bufora dane są sukcesywnie pobierane i wysyłane torem radiowym do
modemu odbiorczego.
Jeżeli ustawiona szybkość pracy UART-a będzie wysoka np. 115,2k szybkość transmisji radiowej
mała np. 2,4k a rozmiar jednorazowo transmitowanego bloku danych duży >1024 bajty to może
dojść do przepełnienia buforu, nadpisania danych i błędów transmisji. Taką sytuację pokazuje
Rys.5.
www.arskam.com
8
firma ARIES Warszawa Polska
W takiej sytuacji należy zastosować jedno z poniższych rozwiązań:
• wykorzystać sygnał przepełnienia (CTS). W momencie jego pojawienia się urządzenie
nadawcze powinno niezwłocznie przestać wysyłać nowe dane portem UART. Transmisję
można wznowić po skasowaniu przez modem sygnału przepełnienia.
• zmienić ustawienie szybkości transmisji portu UART na niższe lub ustawić większą
szybkość transmisji torem radiowym
• przesyłać bloki danych <1024 bajtów. Pomiędzy kolejnymi blokami powinna występować
przerwa w transmisji niezbędna do opróżnienia buforu odbiorczego przez wysłanie jego
zawartości kanałem radiowym
5.2.
Przepełnienie buforu wyjściowego w modemie odbiorczym
Jeżeli porty UART modemów odbiorczego i nadawczego pracują z różnymi szybkościami może
dojść do przepełnienia buforu wyjściowego modemu odbiorczego, nadpisania danych i błędów
transmisji. Sytuacja taka może wystąpić gdy modem odbiorczy będzie miał ustawioną niską
szybkość transmisji portu UART a w modemie nadawczym szybkość transmisji portu UART będzie
wysoka przy jednoczesnej dużej szybkości transmisji torem radiowym. Sytuację taką pokazuje
Rys.6.
W takiej sytuacji należy zastosować jedno z poniższych rozwiązań:
• zwiększyć szybkość transmisji portu UART modemu odbiorczego tak aby była równa lub
wyższa niż ustawiona szybkość transmisji portu UART modemu nadawczego
www.arskam.com
9
firma ARIES Warszawa Polska
•
przesyłać bloki danych <1024 bajtów. Pomiędzy kolejnymi blokami powinna występować
przerwa w transmisji niezbędna do opróżnienia buforu w modemie odbiorczym poprzez
wysłanie jego zawartości portem UART
5.3.
Utracenie części przesyłanych danych na skutek przypadkowych zakłóceń
Na skutek przypadkowych zakłóceń elektromagnetycznych ze strony zewnętrznych źródeł może
niekiedy dochodzić do zniekształcenia pojedynczej transmisji radiowej. W takim przypadku
wewnętrzne mechanizmy kontroli modemu ARS3 spowodują odrzucenie całej transmitowanej
paczki danych. Jeżeli spójność transmisji ma znaczenie użytkownik powinien przesyłać dane w
sposób uporządkowany zgodnie z własnym protokołem z procedurą każdorazowego potwierdzania
odbioru bloku danych.
6. Problemy i prawdopodobne powody ich wystąpienia
• Modem odbiorczy nie odbiera.
◦ skontrolować napięcie zasilające obydwa modemy
◦ sprawdzić czy w obydwu modemach jest ustawiona taka sama szybkość transmisji
radiowej
◦ sprawdzić czy obydwa modemy pracują na tym samym kanale
◦ zbliżyć oba modemy na odległość kilku metrów i przesłać transmisję testową. Jeżeli
zostanie odebrana ustawić maksymalny poziom mocy wyjściowej i przeprowadzić próbę
w docelowym ustawieniu modemów
• Modem odbiorczy jako odebraną transmisję wysyła przypadkowy ciąg znaków.
◦ sprawdzić czy ustawiona szybkość transmisji portów UART modemów jest taka sama
jak szybkość transmisji dołączonych do nich urządzeń
• W transmisji odbiorczej losowo występują zaniki części przesyłanych danych.
◦ modemy mogą pracować na granicy zasięgu. Należy maksymalnie zwiększyć poziom
mocy wyjściowej i zmniejszyć szybkość transmisji radiowej na najmniejszą możliwą
◦ należy zmienić usytuowanie modemów tak aby ich anteny były wzajemnie widoczne
◦ jeżeli modemy pracują bardzo blisko siebie należy w każdym zmniejszyć poziom mocy
wyjściowej dla uniknięcia przesterowania
• W transmisji odbiorczej następuje regularna utrata całych bloków danych.
◦ może dochodzić do nadpisywania danych w buforach modemów. Sposoby eliminacji
tego zjawiska opisane są w punkcie 5 niniejszej instrukcji.
Opracowanie firma ARIES
05.2012
www.arskam.com
10
firma ARIES Warszawa Polska