LU-BST-B:index

Bezvadu Sensoru Tīkli

LU FMF DN kurss, bakalaura programma, 2008.g rudens

Kursa apraksts: [LV], [EN]

Pasniedzējs: asoc.prof. Leo Seļāvo

Asistenti: Ģirts Strazdiņš, Artis Mednis

Kalendārs

Nedēļas datumi	Kursa saturs
25.08.2008. - 31.08.2008.	Reģistrācijas nedēļa
02.09.2008.	1. Lekcija: Ievadlekcija
03.09.2008.	1. Praktiskie darbi: Blink aplikācija TinyOS vidē Izsludināts 1. Mājas darbs
09.09.2008.	2. Lekcija: TinyOS: ideoloģija, radio un seriāla porta komunikācija
10.09.2008.	2. Praktiskie darbi: TinyOS radio komunikācija
16.09.2008.	3. Lekcija: Sensoru apskats, iedalījums, savienojums ar mikrokontrolieri, lasīšanas iespējas
17.09.2008.	3. Praktiskie darbi: Sensoru lasīšana TinyOS vidē
23.09.2008.	4. Lekcija: Radio realitāte Termiņš 1. Mājas darbam (iesūtīt līdz 12:00)
24.09.2008.	4. Praktiskie darbi: Sensoru lasīšana un radio komunikācija TinyOS vidē
30.09.2008.	5. Lekcija: Laika sinhronizācija
01.10.2008.	5. Praktiskie darbi: Mājas darbu pārrunāšana, sensoru mezglu sinhronizācija TinyOS vidē Izsludināts 2. Mājas darbs
07.10.2008.	6. Lekcija: Laika sinhronizācija (turpinājums) Izsludināts 3. Mājas darbs
08.10.2008.	6. Praktiskie darbi: Sensoru mezglu sinhronizācija TinyOS vidē (turpinājums)
14.10.2008.	7. Lekcija: Iesūtīto projektu apskats. Lokalizācija (ievads) Termiņš 3. Mājas darbam (iesūtīt līdz 12:00)
15.10.2008.	7. Praktiskie darbi: Piemēra projekta pieteikums (Elektroniskā tāfele) Termiņš 2. Mājas darbam (iesūtīt līdz 12:00)
21.10.2008.	Lekcija: Lokalizācijas algoritmi
22.10.2008.	Praktiskie darbi.
28.10.2008.	Studijas
29.10.2008.	Studijas
04.11.2008.	Vidus semestra kontroldarbs (grūts)
05.11.2008.	Praktiskie darbi pie individuālā projekta
10.11.2008. - 16.11.2008.	Studijas
17.11.2008. - 23.11.2008.	Studijas
24.11.2008. - 30.11.2008.	Studijas
01.12.2008. - 07.12.2008.	Studijas
08.12.2008. - 14.12.2008.	Studijas
15.12.2008. - 21.12.2008.	Studijas
22.12.2008. - 04.01.2009.	Ziemassvētku un Jaungada brīvdienas
05.01.2009. - 11.01.2009.	Individuālās studijas un pārbaudījumi
12.01.2009. - 18.01.2009.
19.01.2009. - 25.01.2009.
26.01.2009. - 01.02.2009.

Mācību materiāli

1. Praktiskie darbi

• PD1: Nokompilēt un uzinstalēt uz sensoru mezgla TinyOS demo aplikāciju Blink
• PD2: Paeksperimentē ar Blink aplikāciju - panākt dažādus diožu mirgošanas "patternus"
• Pēc vēlēšanās bija iespēja risināt MD1 un uzdot jautājumus

2. Lekcija

Lekcijas slaidi (PDF, 227KB). Šeit iekļauti tikai lekcijā izstāstītie slaidi: ideoloģija, uzdevumi (tasks), radio un seriālā porta komunikācija.

2. Praktiskie darbi

• PD3: Izpētīt un izprast TinyOS demo aplikācijas RadioCountToLeds darbību
• PD4: Uzrakstīt TinyOS aplikāciju, kas sūta pa radio ziņojumus ar tipu 90 (hex sistēmā 0x5a). Ziņojuma saturs: studenta vārds latīņu burtiem, līdz 20 simboliem garš.
• PD5: Uzrakstīt TinyOS aplikāciju, kas sūta pa radio divu tipu ziņojumus: ziņojumos ar tipu 91 (== 0x5b hex sistēmā) sūta skaitītaju, 2 baitus garu; ziņojumos ar tipu 92 (== 0x5b hex sistēmā) sūta motes id, 2 baitus garu.

3. Lekcija

Lekcijā tika apskatīti dažādi sensoru tipi, to savienojuma veidi ar mikrokontrolieri (dažādi seriālie protokoli un savienojums caur ADC), seriālo interfeisu priekšrocības salīdzinājumā ar paralēlo interfeisu, kā arī konceptuālā shēma sensora savienojumam ar mikrokontrolieri, par piemēru ņemot MSP430 mikrokontrolieri, kas iebūvēts TMote Sky sensoru mezglā. Materiālus var meklēt pēc atslēgvārdiem "Sensor", "Sensor Types", "Analog-to-Digital-Converter", "ADC", "how ADC works".

3. Praktiskie darbi

• PD6: Modificēt RadioSense programmu, lai tā sūtītu nevis sprieguma, bet gan temperatūras datus un nevis par radio, bet seriālo portu;
• PD7: Modificēt PD7 rezultātu, lai paketē tiktu sūtīta aktuālā temperatūra ar divām zīmēm aiz komata (t.i., Celsija grādos, nevis izteikta Voltos). Piemēram, 25.12C grādus attēlot kā skaitli 2512. Datu konversijas algoritmu meklēt TMote Sky DataSheet dokumentā (skat. sadaļā Saites).

Praktisko darbu slaidi, par sensoriem (PDF, 112KB). Šeit iekļauti tikai šajos praktiskajos darbos stāstītie slaidi par sensoru lasīšanu.

Lekcijas un praktisko darbu slaidi, par komunikāciju un sensoriem (PDF, 256KB). Šeit iekļauti visi TinyOS slaidi, tai skaitā 2. lekcijā runātais par radio komunikāciju.

AM paketes klausīties var ar Java programmu. To palaist var sekojoši:

java net.tinyos.tools.Listen -comm serial@/dev/ttyUSB0:telosb

, kur /dev/ttyUSB0 ir ports, pie kura pieslēgts sensoru mezgls.

Ja pie programmas kopēšanas uz sensoru mezgla parādās Timeout paziņojums, pārbaudīt, vai nav palikusi palaista Listen programma, kas aizņēmusi seriālo portu. Ja ir, apstādināt Listen programmu un palaist make telosb reinstall vēlreiz.

4. Praktiskie darbi

• PD8: Modificēt RadioSenseToLeds programmu, lai tā sūtītu nevis sprieguma, bet gan gaismas sensora datus un nevis par radio, bet seriālo portu. Izmantot TMote Sky datasheet, lai noteiktu, kuru ADC kanālu lasīt;
• PD9: Uzrakstīt Java programmu, kas lasa no seriālā porta ziņojumus ar gaismas sensora mērījumiem. Izdrukāt mērījumu kā veselu skaitli. Par pamatu ņemt Listen klasi (support/sdk/java/net/tinyos/tools.Listen.java) un uzģenerēto RadioSenseMsg.java klasi

Java programmu nokompilē ar komandu javac:

javac ManaKlase.java

Tiek izveidots fails ManaKlase.class, kuru var palaist ar java:

java ManaKlase

Klausīšanās programmu jālaiž ar parametru -comm, tā pat kā oriģinālā Listen programma.

Mājas darbi

Mājas darbu formulējumi iznesti atsevišķā sadaļā.

Rezultāti

Precīzi rezultāti par katru mājas darbu netiks publicēti. Šeit redzama reitingu tabula - kādā secībā studenti sakārtoti pēc summārā vērtējuma. Vienādu vērtējumu gadījumā studenti tiek sakārtoti darbu iesūtīšanas secībā. Tabulā parādīti tikai tie studenti, kas iesūtījuši mājas darbu.

MD1 (Blink) rezultāti

1. Andris Žogota
2. Edgars Ozolnieks
3. Ansis Atteka
4. Atis Gūtmanis
5. Igors Gulbinskis
6. Ansis Liepkalns
7. Māris Zinbergs
8. Jānis Laimiņš
9. Jānis Mažuika
10. Aldis Dejus
11. Kristaps Dinvietis
12. Māris Ābols
13. Ivars Reņģe
14. Sergejs Klesčinskis

MD2 (Button Blink) rezultāti

1. Ansis Liepkalns
2. Jānis Mažuika
3. Ivars Reņģe
4. Andris Žogota
5. Atis Gūtmanis
6. Ansis Atteka
7. Igors Gulbinskis
8. Edgars Ozolnieks
9. Aldis Dejus

MD3 (Kursa projekta pieteikums) rezultāti

1. Ivars Reņģe
2. Māris Ābols
3. Andris Žogota
4. Edgars Ozolnieks
5. Gusts Jonasts
6. Māris Zinbergs
7. Aldis Dejus
8. Atis Gūtmanis
9. Kristaps Dinvietis
10. Ansis Liepkalns
11. Agris Meļko
12. Jānis Mažuika
13. Igors Gulbinskis
14. Ansis Atteka
15. Andrejs Jakovļevs

Saites

TinyOS

• TinyOS portāls
• TinyOS instalācijas metodes
• TinyOS apmācības materiāli (tutorials)
• MSP430 simulators
• TOSSIM - TinyOS sensoru mezgla simulators
• TinyOS grāmata (PDF, 758KB)
• TinyOS TEP3: Coding standart
• TinyOS TEP101: Analog-to-Digital Converters (ADCs)
• TinyOS TEP114: SIDs: Source and Sink Independent Drivers
• nesC rokasgrāmata (PDF, 236KB)
• Mote-PC serial communication and SerialForwarder

TinyOS izstrādes rīki

• Eclipse CDT - Eclipse editors ar C++ valodas spraudni
• Eclipse spraudnis nesC valodai

Aparatūra

• TMote Sky sensoru mezgla "datasheet" (PDF, 780KB)
• MSP430 mikrokontroliera lietotāja rokasgrāmata. (PDF, 1.5MB)
  • Arhitektūra -> Chapter 1, Fig.1-1
  • 16-bitu RISC procesors -> Chapter 3
  • Fleš-atmiņas organizācija -> Chapter 5
  • Digitālie ievad-izvad kanāli (uz kontroliera kājām) -> Chapter 9
  • Seriālie porti, USART -> Chapter 13
  • ADC realizācija -> Chapter 17
  • DAC realizācija -> Chapter 19

• CC2420 Radio čips (Tiek lietots TMote Sky sensoru mezglam)