1. THÔNG BÁO TUYỂN ADMIN DIỄN ĐÀN 2013
    Tìm kiếm nhà trọ - Ở ghép
    THÔNG BÁO BÁN ÁO SPKT.NET CHO THÀNH VIÊN DIỄN ĐÀN


    HÃY TÌM KIẾM Ở ĐÂY TRƯỚC KHI ĐẶT CÂU HỎI
    {xen:phrase loading}

Giao tiếp không dây - giải pháp cho robot tự hành

Thảo luận trong 'Kỹ thuật Điều khiển tự động' bắt đầu bởi vxquoc, 5 Tháng mười một 2012.

  1. vxquoc New Member

    Số bài viết: 3
    Đã được thích: 0
    Điểm thành tích: 0
    Trong cuộc sống hiện đại ngày nay, có lẽ ai cũng đã từng nghe tới các loại giao tiếp không dây như: Wifi, Bluetooth, hồng ngoại, RF,... Trên thực tế đó được xem là các chuẩn giao tiếp không dây khác nhau, các chuẩn này hầu hết đều dựa trên 2 công nghệ chính đó là: IR (InfraRed – dựa trên sóng hồng ngoại) và RF (Radio Frequency - dựa trên sóng radio). Tùy theo phạm vi, điều kiện ứng dụng mà người ta dùng IR hay RF:
     Giao tiếp IR
    - Sử dụng nhiều trong truyền nhận dữ liệu tốc độ cao, điều khiển từ xa.
    - Khoảng cách ngắn.
    - Cần 2 thiết bị được kết nối trên đường truyền trong tầm ảnh hưởng của nó.
    - Không có vật cản ở giữa 2 thiết bị.
    - Dễ dàng và rẻ tiền.
     Giao tiếp RF
    - Sử dụng rất rộng rãi, như: bluetooth, cellphone, radio, satelite, wifi...
    - Tầm hoạt động rộng từ vài met với bluetooth, tới hàng triệu km (có thể dùng để điều khiển robot trên sao hỏa).
    - Không chỉ có 2 thiết bị trên đường truyền.
    - Có thể vượt qua rất nhiều vật cản.
    - Có thể rất khó thực hiện và đắc tiền.
    Trong phần đầu của giáo trình chúng ta sẽ tìm hiểu về giao tiếp RF theo các chuẩn sau: short range RF (hay Bluetooth), GSM (cellphone) và GPS (satelite). Đây là 3 đại diện phổ biến của giao tiếp RF (khoảng cách ngắn, trung bình, và xa). Để hiện thực giao tiếp, ta dùng 2 thiết bị trong hệ thống nhúng (thông thường là giữa 2 MCU). Mỗi thiết bị sẽ truyền và nhận dữ liệu số. Do sự phức tạp của mạch tạo RF nên chúng ta sẽ dùng các module có sẵn trên thị trường.
    1.2 GIAO TIẾP RF
    1.2.1 Các loại giao tiếp bằng RF
    RF (Radio Frequency) là loại giao tiếp không dây dựa trên sóng vô tuyến (radio). Sóng vô tuyến được dùng làm sóng mang có tần số dao động từ 3kHz đến 300 GHz. Có 3 loại giao tiếp bằng RF cơ bản, dựa trên loại sóng: sóng mặt đất (ground wave), sóng bầu trời (sky wave) và sóng trực tiếp (direct wave).
    [IMG]
    Hình 1.1 - Sự lan truyền của các loại sóng RF trong không gian
     Sóng mặt đất:
    Sóng mặt đất là những sóng radio phát gần mặt đất. Bởi vì gần bề mặt trái đất nên loại sóng này bị ảnh hưởng nhiều bởi các vật cản trên bề mặt như địa hình, công trình xây dựng... Sóng này được dùng trong các giao tiếp địa phương như đài phát thanh, vô tuyến truyền hình địa phương, mạng điện thoại di động (GSM)... Khi lan truyền trong không gian sóng mặt đất đến mục tiêu có thể theo 3 đường: sóng trực tiếp, sóng bề mặt và sóng phản xạ (hình 1.1). Trong đó sóng bề mặt có khả năng lan truyền xa nhất (có thể lên đến 700 dặm Anh).
     Sóng bầu trời:
    Đây là dạng sóng lan truyền xuyên tầng khí quyển, từ tầng ion hóa (trên tầng ozon) xuống mặt đất. Các sóng này được dùng để giao tiếp ở khoảng cách lớn như các vệ tinh nhân tạo, hệ thống định vị toàn cầu (GPS), điều khiển máy bay, tàu vũ trụ... Sự lan truyền của sóng bầu trời bị ảnh hưởng nhiều bởi các điều kiện trong tầng khí quyển như thời tiết, áp suất,... Chính vì vậy để hạn chế sự phản xạ, nhiễu ở bầu khí quyển, sóng bầu trời có hiệu quả cao với các tần số trong dải HF(3-30MHz).
     Sóng trực tiếp:
    Sóng trực tiếp là loại sóng truyền có định hướng từ ăng-ten của thiết bị phát đến ăng-ten của thiết bị thu (line of sight LOS). Loại sóng này được dùng trong các thiết bị điều khiển khoảng cách ngắn như (bluetooth, wifi...) hay còn được biết đến với tên gọi short range RF. Sóng trực tiếp lan truyền theo đường thẳng trong không gian cho đến khi bị hấp thụ bởi vật cản hoặc mất năng lượng do khoảng cách. Dải tần số của loại sóng này nằm trong vùng VHF (30 – 300MHz).
    1.2.2 Dải tần RF
    Bảng 1.1 Các dải băng tần cho sóng RF
    International Band Designators
    Designation Frequency Range
    ELF extremely low frequency 3 to 30Hz
    SLF superlow frequency 30 to 300Hz
    ULF ultralow frequency 300 to 3,000Hz
    VLF very low frequency 3 to 30kHz
    LF low frequency 30 to 300kHz
    MF medium frequency 300 to 3,000kHz
    HF high frequency 3 to 30MHz
    VHF very high frequency 30 to 300MHz
    UHF ultrahigh frequency 300 to 3,000MHz
    SHF superhigh frequency 3 to 30GHz
    EHF extremely high frequency 30 to 300GHz


     Extremely Low Frequency (ELF):
    Là loại sóng có tần số cực thấp, khả năng lan truyền xa vì ít bị cộng hưởng, hấp thụ bởi môi trường (có thể lên đến 5000 dặm). Tuy nhiên để truyền loại sóng này cần một hệ thống ăng-ten đồ sộ và một năng lượng khủng khiếp (trên 100 megawatt). ELF được dùng trong việc truyền thông dưới nước. Tốc độ truyền dữ liệu vô cùng thấp, khoảng 1 hoặc 2 ký tự/bước sóng.
     Very Low Frequency (VLF)
    Cũng như ELF, đây cũng là loại sóng có khả năng lan truyền xa, ít ảnh hưởng bởi môi trường, Tốc có độ cải thiện (50 baud, khoảng 3 ký tự/giây), độ phức tạp của ăng-ten giảm, năng lượng giảm (100-200 kilowatt), băng tần này thường dùng trong các thiết bị dẫn hướng, phát hiện tàu ngầm, dẫn đường cho máy bay, tên lửa...
     Low Frequency (LF)
    Khoảng cách truyền từ 1000 – 5000 dặm, đây là loại sóng dùng để giao tiếp ở khoảng cách trung bình. Tốc độ 75 baud, 100 từ/giây, sóng này thường được dùng trong các thiết bị giao tiếp giữa tàu ngầm với tàu biển, máy bay... (vùng hoạt động của sóng RADAR).
     Medium Frequency (MF)
    Khoảng cách giao tiếp lớn, truyền dữ liệu ở khoảng các trung bình, dải băng tần này được dùng trong các hệ thống dẫn đường tên lửa, vệ tinh, các đài phát thanh quốc tế (AM – Amptitude Modulation)...
     High Frequency (HF)
    Khoảng cách truyền dữ liệu lớn, năng lượng thấp và tốc độ vừa phải, đây là loại sóng được dùng để giao tiếp ở khoảng cách xa như hệ thống Radar, các đài phát thanh, truyền hình quốc tế...
     Very High Frequency (VHF)
    Khoảng cách từ 25-50 dặm, đây là dải băng tầng dành cho các đài phát thanh (FM), truyền hình mặt đất, một vài tần số của nó được dùng cho các hệ thống radar, dẫn đường ...
     Ultra High Frequency (UHF)
    Được sử dụng trong truyền hình vệ tinh, các hệ thống giao tiếp, truyền nhận dữ liệu giữa mặt đất và máy bay...
     Super High Frequency (SHF)
    Được sử dụng trong các ứng dụng truyền nhận tốc độ cao như vệ tinh nhân tạo, tàu vũ trụ... Các thông số của SHF được cho ở bảng 1.2
    Bảng 1.2 Khoảng cách và tốc độ của SHF với LOS
    Line-of-sight Ground-wave mode 40 miles (approximately).
    Line-of-sight Direct-wave mode (satellite) limited only by power and sensitivity (gain) of transmit and receive antennas.
    Troposcatter mode analog:
    100 to 200 miles with 132 voice channels
    200 to 300 miles with 72 voice channels
    Over 300 miles with 12/24 voice channels
     Extremely High Frequency (EHF)
    Với ưu thế tốc độ cực cao, đây sẽ là dải tần có khả năng ứng dụng vô cùng lớn. Hiện tại các ứng dụng trong quân sự ở dải tần này vẫn đang được nghiên cứu và phát triển. 2 lĩnh vực lớn ứng dụng dải tần này là giao tiếp với vệ tinh và việc truyền nhận với sóng milimet (MMW).
    1.3 NGUYÊN LÝ GIAO TIẾP RF VỚI VI ĐIỀU KHIỂN
    [IMG]
    Hình 1.2 - Giao tiếp RF với vi điều khiển
    Nguyên lý giao tiếp RF với vi điều khiển được cho ở hình 1.2. Module Tranreceiver có nhiệm vụ gửi và nhận tín hiệu RF từ antena đưa dữ liệu vào khối Communication Interface, ở đây, dữ liệu sẽ được chuyển qua các chuẩn giao tiếp mà MCU có hỗ trợ (thông thường là SPI hoặc RS232). Việc mã hóa dữ liệu và giải mã bằng phần cứng nếu có sẽ được làm ở khối này. Trong trường hợp mã hóa, giải mã bằng phần mềm thì chương trình được lập trình ở MCU có nhiệm vụ làm điều đó.
    Khối RF Tranreceiver module, xét về phần cứng là rất phức tạp, chính vì vậy chúng ta sẽ sử dụng các module có sẵn. Giao diện giao tiếp phụ thuộc vào các module được sử dụng. Nhiệm vụ còn lại của chúng ta là lập trình mã hóa dữ liệu, giải mã dữ liệu và giao tiếp theo các chuẩn mà MCU được hỗ trợ.
    Các module giao tiếp cũng như chương trình cho RF, GSM, GPS lần lượt sẽ được giới thiệu trong các bài tiếp theo.


    Nguồn (http://biglab.edu.vn/giao-tiep-khong-day-giai-phap-cho-robot-tu-hanh/n)

    (vxquoc)

Chia sẻ trang này