Zigbee का परिचय: आर्किटेक्चर, नेटवर्क और कमांड पर

आम तौर पर बहुत से लोग दो शर्तों XBee और ZigBee के साथ भ्रमित हो जाते हैं, उनमें से ज्यादातर इसे परस्पर उपयोग करते हैं। लेकिन यह वास्तव में मामला नहीं है; ZigBee वायरलेस नेटवर्किंग के लिए मानक प्रोटोकॉल है। जबकि XBee एक उत्पाद है जो विभिन्न वायरलेस संचार प्रोटोकॉल का समर्थन करता है, जिसमें ZigBee, वाई-फाई (वाई-फ्लाई मॉड्यूल), 802.15.4, 868 मेगाहर्ट्ज मॉड्यूल आदि शामिल हैं। यहाँ हम मुख्य रूप से Xbee / Xbee-PROB RF मॉड्यूल पर ध्यान केंद्रित करते हैं, जिसमें शामिल हैं ZigBee फर्मवेयर की।

कंप्यूटर में एक कैलकुलेटर के बारे में सोचें, जहां उपयोगकर्ता के अनुकूल इंटरफेस के साथ जटिल गणना की जाती है। यदि हार्डवेयर उपलब्ध होता तो कार्य बहुत कठिन और थकाऊ होता। इसलिए, उच्चतम स्तर पर, सॉफ़्टवेयर की उपलब्धता समस्या को हल करने की प्रक्रिया को आसान बनाती है। संपूर्ण प्रक्रिया को सॉफ्टवेयर की परतों में विभाजित किया जाता है जिसे वास्तविक हार्डवेयर द्वारा उच्च स्तर पर बुलाया जाता है।

हम अपने दैनिक जीवन में भी परतों की अवधारणा का उपयोग करते हैं। उदाहरण के लिए, अपने दोस्त के घर पर कूरियर / पत्र भेजना, दुनिया के एक बिंदु से दूसरे तक ईमेल भेजना। इसी तरह, अधिकांश आधुनिक नेटवर्क प्रोटोकॉल अलग-अलग सॉफ़्टवेयर घटकों को स्वतंत्र मॉड्यूल में अलग करने के लिए परतों की अवधारणा को भी नियुक्त करते हैं जिन्हें अलग-अलग तरीकों से इकट्ठा किया जा सकता है। एक्सबी वास्तुकला की गहराई से समझ पाने के लिए किसी को अपने हाथों को गंदा करना पड़ सकता है, लेकिन हम आपके लिए चीजों को बहुत सरल बना देंगे।

आइए रूटिंग, टकराव से बचाव और पावती जैसे कुछ बुनियादी शब्दों से शुरू करें । पहले शब्द को समझने के लिए बस इसके नाम से जाना जाता है, "मार्ग" जिसका अर्थ पथ को ट्रैक या पहचानना है। नेटवर्किंग में, रूटिंग का अर्थ स्रोत नोड से गंतव्य नोड तक डेटा को दिशा प्रदान करना है। जब नेटवर्क में दो नोड एक साथ संचार करने का प्रयास करते हैं, तो टकराव नामक एक स्थिति बनाता है । तो, आम तौर पर टकराव से बचने के लिए कैरियर सेंस मल्टीपल एक्सेस (सीएसएमए / सीए) तकनीक से टकराव से बचने के लिए आप इस लिंक का उपयोग करके सीएसएमए के बारे में अधिक जान सकते हैं। मूल रूप से इसमें नोड्स उसी तरह से बात करते हैं जैसे कि मानवीय वार्तालाप; वे संक्षेप में यह देखने के लिए जांचते हैं कि डेटा भेजने से पहले कोई बात नहीं कर रहा है।

जब भी रिसीवर सफलतापूर्वक प्रेषित डेटा प्राप्त करता है, तो वह ट्रांसमीटर को स्वीकार करता है। डेटा के प्रवाह को रिसीवर रेडियो को अभिभूत करने की अनुमति नहीं दी जानी चाहिए। किसी भी प्राप्त रेडियो में एक सीमित गति होती है जिस पर वह आने वाले डेटा को प्रोसेस कर सकता है और एक सीमित मात्रा में मेमोरी को इनकमिंग डेटा को स्टोर कर सकता है।

ZigBee आर्किटेक्चर:

कर रहे हैं प्रमुख चार उपलब्ध परतों जो भौतिक परत, मीडिया का उपयोग परत, नेटवर्क परत और अनुप्रयोग परत हैं ZigBee ढेर में।

एप्लिकेशन परत प्रोफाइल, क्लस्टर और एंडपॉइंट सहित विभिन्न संबोधित वस्तुओं को परिभाषित करता है। आप ऊपर की आकृति में ZigBee स्टैक परतों को देख सकते हैं।

नेटवर्क परत: यह राउटिंग क्षमताओं को जोड़ता है जो आरएफ डेटा पैकेटों को स्रोत से गंतव्य तक डेटा (मार्ग से सहकर्मी) के लिए कई डिवाइस (एकाधिक "हॉप्स") को पार करने की अनुमति देता है।

मैक परत पड़ोसी उपकरणों (बिंदु से बिंदु) के बीच आरएफ डेटा लेनदेन का प्रबंधन करती है। मैक में ट्रांसमिशन रिट्री और पावती प्रबंधन और टक्कर परिहार तकनीक जैसी सेवाएं शामिल हैं।

भौतिक परत: यह परिभाषित करता है कि नेटवर्क बनाने के लिए डिवाइस कैसे जुड़े हुए हैं; यह आउटपुट पावर, चैनलों की संख्या और ट्रांसमिशन दर को परिभाषित करता है। अधिकांश ZigBee एप्लिकेशन 2.4 GHz ISM बैंड पर 250kbps डेटा दर पर काम करते हैं।

अधिकांश XBee परिवारों के पास प्रवाह नियंत्रण, I / O, A / D और संकेतक लाइनें हैं, जिनमें उपयुक्त कमांड का उपयोग करके कॉन्फ़िगर किया जा सकता है। एनालॉग नमूनों को 10-बिट मान के रूप में लौटाया जाता है। एनालॉग रीडिंग को ऐसे स्केल किया गया है कि 0x0000 0V और 0x3FF = 1.2V का प्रतिनिधित्व करता है। (मॉड्यूल पर एनालॉग इनपुट 1.2V से अधिक नहीं हो सकता है)

एम / ए पढ़ने को एमवी में बदलने के लिए, निम्नलिखित करें:

AD (mV) = (A / D रीडिंग * 1200mV) / 1023

ZigBee में डेटा ट्रांसमिशन

आप एक नेटवर्क को सॉफ्टवेयर और हार्डवेयर के संयोजन के रूप में कह सकते हैं जो एक स्थान से दूसरे स्थान पर डेटा भेजने में सक्षम है। नेटवर्क के एक बिंदु से दूसरे तक संकेतों को ले जाने के लिए हार्डवेयर जिम्मेदार है। सॉफ्टवेयर में निर्देश सेट होते हैं जो हमारी अपेक्षा के अनुरूप काम करना संभव बनाते हैं।

आम तौर पर ZigBee पैकेट द्वारा डेटा ट्रांसमिशन दो तरीकों से किया जा सकता है: यूनिकस्ट और ब्रॉडकास्ट।

प्रसारण प्रसारण:

सरल शब्दों में ब्रॉडकास्ट का अर्थ होता है रेडियो या टीवी द्वारा प्रसारित सूचना / कार्यक्रम। दूसरे शब्दों में प्रसारण प्रसारण नेटवर्क में कई या सभी उपकरणों के लिए भेजा जाता है। ZigBee प्रोटोकॉल के साथ प्रसारण प्रसारण पूरे नेटवर्क में प्रचारित किया जाता है जैसे कि सभी नोड्स ट्रांसमिशन प्राप्त करते हैं। इसे पूरा करने के लिए, एक प्रसारण प्रसारण प्राप्त करने वाले समन्वयक और सभी राउटर तीन बार पैकेट को फिर से भेज देंगे।

यूनिकस्ट ट्रांसमिशन:

ZigBee मार्ग डेटा में यूनिकस्ट प्रसारण एक स्रोत डिवाइस से दूसरे गंतव्य डिवाइस पर जाता है। गंतव्य डिवाइस स्रोत डिवाइस का तत्काल पड़ोसी हो सकता है, या इसके रास्ते के बीच में कई हॉप्स हो सकते हैं। द्वि-दिशात्मक लिंक की विश्वसनीयता को पहचानने के लिए एक उदाहरण नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है।

Xbee राउटर और समन्वयक के लिए नेटवर्क की मूल बातें

अपने दोस्त के घर पहुंचने के लिए, आपको क्या चाहिए? आपको बस उसका पता चाहिए। इसी तरह, डेटा को एक Xbee मॉड्यूल से दूसरे में भेजने के लिए, आपको इसके विशिष्ट पते की आवश्यकता होगी। लोगों के साथ की तरह, Xbee के भी कई पते हैं, हर एक की नेटवर्किंग में एक विशेष भूमिका है। दो प्रकार के पते होते हैं स्टेटिक एड्रेस (64-बिट एड्रेस) और डायनामिक एड्रेस (16-बिट एड्रेस) ।

पते:

64-बिट पता अद्वितीय रूप से अद्वितीय है; निर्माता द्वारा Xbee मॉड्यूल के अंदर इसे फायर किया गया है। पृथ्वी पर किसी अन्य ZigBee रेडियो में वही स्थिर पता नहीं होगा, हर xbee मॉड्यूल के पीछे आप इस पते को नीचे दिखाए अनुसार देख सकते हैं, और विशेष रूप से पता का उच्चतर हिस्सा "0013A200" प्रत्येक xbee मॉड्यूल के लिए समान है।

एक डिवाइस को 16-बिट पता प्राप्त होता है जो स्थानीय रूप से अद्वितीय होना चाहिए, जब यह ZigBee नेटवर्क से जुड़ता है। 16-बिट पता 0x0000 समन्वयक के लिए आरक्षित है। अन्य सभी उपकरणों को राउटर या समन्वयक डिवाइस से एक यादृच्छिक रूप से उत्पन्न पता प्राप्त होता है जो जुड़ने की अनुमति देता है। 16-बिट पता तब बदल सकता है जब दो उपकरणों में समान 16-बिट पता हो या कोई उपकरण नेटवर्क छोड़ता है और बाद में जुड़ जाता है (यह एक अलग पता प्राप्त कर सकता है)।

नोड पहचानकर्ता:

हमारे मस्तिष्क के लिए संख्या के बजाय तार को याद रखना हमेशा आसान होता है। इसलिए, एक नेटवर्क में प्रत्येक Xbee मॉड्यूल को नोड पहचानकर्ता के साथ सौंपा जा सकता है। नोड पहचानकर्ता वर्णों का सेट होता है यानी स्ट्रिंग्स जो कि नेटवर्क में नोड को संबोधित करने का अधिक मानवीय अनुकूल तरीका हो सकता है।

व्यक्तिगत क्षेत्र नेटवर्क:

इन Xbee मॉड्यूल द्वारा विकसित नेटवर्क को व्यक्तिगत क्षेत्र नेटवर्क या PAN कहा जाता है । प्रत्येक नेटवर्क को एक विशिष्ट पैन पहचानकर्ता (पैन आईडी) के साथ परिभाषित किया गया है। यह पहचानकर्ता समान नेटवर्क के सभी उपकरणों में सामान्य है। ZigBee 64-बिट और 16-बिट पैन आईडी दोनों का समर्थन करता है। किसी विशिष्ट नेटवर्क की पहचान करने के लिए दोनों पैन पते का उपयोग किया जाता है। समान ZigBee नेटवर्क पर डिवाइसों को समान 64-बिट और 16-बिट पैन आईडी साझा करना चाहिए। यदि कई ZigBee नेटवर्क एक दूसरे की सीमा के भीतर काम कर रहे हैं, तो प्रत्येक के पास विशिष्ट पैन आईडी होनी चाहिए।

16-बिट पैन आईडी का उपयोग नेटवर्क में उपकरणों के बीच सभी आरएफ डेटा प्रसारण में मैक परत को संबोधित करने के लिए किया जाता है। लेकिन, 16-बिट पैन आईडी (65,535 संभावनाएं) के सीमित एड्रेसिंग स्पेस के कारण, संभावना हो सकती है कि मल्टीपल ZigBee नेटवर्क (एक-दूसरे की सीमा के भीतर) में समान 16-बिट पैन आईडी हो सकती है। इन संघर्षों को हल करने के लिए, ZigBee Alliance ने 64-बिट पैन आईडी बनाई। ZigBee तीन अलग-अलग डिवाइस प्रकारों को परिभाषित करता है: समन्वयक, राउटर और एंड डिवाइस।

नेटवर्क की स्थापना के लिए हर नेटवर्क में एक समन्वयक की आवश्यकता होती है । इसलिए, यह कभी नहीं सो सकता है। यह नेटवर्क शुरू करने के लिए एक चैनल और पैन आईडी (64-बिट और 16-बिट दोनों) का चयन करने के लिए भी जिम्मेदार है। यह नेटवर्क में शामिल होने के लिए राउटर और एंड डिवाइस को अनुमति दे सकता है। यह एक नेटवर्क में डेटा को रूट करने में सहायता कर सकता है।

एक नेटवर्क में कई राउटर हो सकते हैं । एक राउटर अन्य राउटर / ईपी (एंड पॉइंट) से सिग्नल प्राप्त कर सकता है। यह कभी सो भी नहीं सकता। डेटा प्रसारित करने, प्राप्त करने या रूट करने से पहले इसे Zigbee पैन में शामिल होना चाहिए। शामिल होने के बाद, यह नेटवर्क से जुड़ने के लिए राउटर और एंड डिवाइस को अनुमति दे सकता है। जुड़ने के बाद, यह डेटा को रूट करने में भी सहायता कर सकता है। यह स्लीपिंग एंड डिवाइसेस के लिए RF डेटा पैकेट्स को बफर कर सकता है।

साथ ही कई एंड पॉइंट हो सकते हैं। यह बिजली बचाने के लिए स्लीप मोड में जा सकता है। यह ZigBee पैन में शामिल होना चाहिए इससे पहले कि यह डेटा संचारित या प्राप्त कर सकता है और यह उपकरणों को नेटवर्क में शामिल होने की अनुमति भी नहीं दे सकता है। यह डेटा ट्रांसमिट / प्राप्त करने के लिए अभिभावक पर निर्भर है।

चूंकि एंड डिवाइस स्लीप मोड में जा सकता है, इसलिए पेरेंट डिवाइस को आने वाले डेटा पैकेट्स को बफर या होल्ड करना चाहिए, जब तक कि एंड डिवाइस उठकर डेटा पैकेट प्राप्त न कर ले।

ZigBee में विभिन्न नेटवर्क टोपोलॉजी

नेटवर्क टोपोलॉजी से तात्पर्य उस तरीके से है जिससे नेटवर्क डिजाइन किया गया है। यहां, टोपोलॉजी सभी लिंक और लिंकिंग डिवाइस (कोऑर्डिनेटर, राउटर और एंड डिवाइस) के एक-दूसरे के संबंध का ज्यामितीय प्रतिनिधित्व है।

यहां हमारे पास चार मूल टोपोलॉजी जाल, तारा, संकर और वृक्ष हैं ।

में मेष टोपोलॉजी, प्रत्येक नोड अंत डिवाइस की उम्मीद एक दूसरे को नोड साथ जुड़ा हुआ है क्योंकि अंत उपकरणों को सीधे संवाद नहीं कर सकते हैं। दो ZB रेडियो के बीच सरल संचार को सक्षम करने के लिए, आपको समन्वयक फर्मवेयर के साथ एक को कॉन्फ़िगर करना होगा, और एक राउटर या समापन बिंदु फर्मवेयर के साथ। मेष नेटवर्क का मुख्य लाभ यह है कि यदि लिंक में से कोई एक अनुपयोगी हो जाता है, तो यह पूरे सिस्टम को अक्षम नहीं करता है।

एक स्टार टोपोलॉजी में, प्रत्येक डिवाइस में एक केंद्रीय नियंत्रक (समन्वयक) के लिए एक समर्पित बिंदु-से-बिंदु कनेक्शन होता है। सभी डिवाइस सीधे एक दूसरे से जुड़े हुए नहीं हैं। एक तार टोपोलॉजी के विपरीत, स्टार टोपोलॉजी में एक उपकरण दूसरे डिवाइस पर सीधे कुछ भी नहीं भेज सकता है। विनिमय के लिए समन्वयक या हब है: यदि कोई उपकरण दूसरे को डेटा भेजना चाहता है, तो वह समन्वयक को डेटा भेजता है, जो डेटा को गंतव्य डिवाइस पर भेजता है।

हाइब्रिड नेटवर्क वे नेटवर्क होते हैं जिनमें दो या दो से अधिक प्रकार के संचार मानक होते हैं। यहां, हाइब्रिड नेटवर्क स्टार और ट्री नेटवर्क का संयोजन है, कुछ अंत डिवाइस सीधे समन्वयक नोड से जुड़े हुए हैं और अन्य अंत उपकरणों को डेटा प्राप्त करने के लिए मूल नोड की मदद की आवश्यकता है।

में ट्री नेटवर्क, राउटर रूपों रीढ़ की हड्डी और अंत उपकरणों आम तौर पर प्रत्येक रूटर के आसपास एकत्रित। यह इस तथ्य को छोड़कर एक मेष विन्यास से बहुत अलग नहीं है कि राउटर परस्पर जुड़े नहीं हैं आप ऊपर दिखाए गए आंकड़े का उपयोग करके इन नेटवर्क की कल्पना कर सकते हैं।

Xbee फर्मवेयर

एक्सबी प्रोग्रामेबल मॉड्यूल फ्री स्केल एप्लिकेशन प्रोसेसर से लैस है। यह एप्लिकेशन प्रोसेसर एक आपूर्ति किए गए बूट लोडर के साथ आता है। यह XBee ZV फर्मवेयर Embernet 3.xx ZigBee-PRO स्टैक पर आधारित है, XBee-Znet 2.5 मॉड्यूल को इस कार्यक्षमता में अपग्रेड किया जा सकता है। आप एटीवीआर कमांड का उपयोग करके फर्मवेयर की जांच कर सकते हैं जो हम बाद में अध्याय में चर्चा करेंगे। XBee संस्करण संख्या में 4 महत्वपूर्ण अंक होंगे। एक संस्करण संख्या को एटीवीआर कमांड का उपयोग करके भी देखा जा सकता है। प्रतिक्रिया 3 या 4 नंबर देती है। सभी नंबर हेक्साडेसिमल हैं और 0-0xF से एक सीमा हो सकते हैं। एक संस्करण को "एबीसीडी" के रूप में रिपोर्ट किया गया है। अंक एबीसी मुख्य रिलीज़ संख्या हैं और डी मुख्य रिलीज़ से संशोधन संख्या है। अध्याय 4 और AT कमांड में API चर्चा लगभग Znet 2.5 और ZB फर्मवेयर के लिए समान है।

दूरसंचार में, संपूर्ण हेस कमांड एक भाषा विशिष्ट कमांड है जिसे हेस मॉडेम स्मार्ट मोडेम, 1981 के लिए विकसित किया गया था, वे उन दिनों में मॉडेम बनाने और मॉडेम की स्थापना को नियंत्रित करने के लिए कम शब्दों की एक श्रृंखला थी।

XBee कमांड मोड पर भी काम करता है और AT कमांड्स पर सेट है जो ATTENTION के लिए है, इन कमांडों को XBee को टर्मिनलों के माध्यम से भेजा जा सकता है और AT कॉन्फ़िगर XBee रेडियो में संचार के दो तरीके हैं

पारदर्शी: रेडियो केवल उस सूचना को पास करता है जो उसे प्रेषित किए गए रेडियो पते से मिलती है जिसे इसे कॉन्फ़िगर किया गया है। सीरियल पोर्ट के माध्यम से भेजा गया डेटा XBee द्वारा प्राप्त होता है जैसा कि यह है।

कमांड: इस मोड का उपयोग रेडियो पर बात करने और कुछ पूर्व-कॉन्फ़िगर मोड को कॉन्फ़िगर करने के लिए किया जाता है, हम इस मोड में रहते हुए मॉड्यूल से संवाद करते हैं और कॉन्फ़िगरेशन बदलते हैं।

आप +++ टाइप कर सकते हैं और एक सेकंड का इंतजार किसी अन्य बटन को दबाए बिना कर सकते हैं, ठीक है तो संदेश को टर्मिनल की छवि के रूप में दिखाई देना चाहिए। ठीक है, XBee हमें बताता है कि उसने COMMAND मोड में बिताया है और कॉन्फ़िगरेशन संदेश प्राप्त करने के लिए तैयार है।

XBee कमानों पर:

AT (TEST): यह जाँचने का कमांड है कि क्या मॉड्यूल ठीक उत्तर दे रहा है क्योंकि उत्तर उसी की पुष्टि करता है।

ATDH: डेस्टिनेशन एड्रेस हाई। 64-बिट गंतव्य पते के ऊपरी 32 बिट्स को कॉन्फ़िगर करने के लिए DL और DH संयुक्त आपको 64 बिट गंतव्य पता देता है।

ATDL: डेस्टिनेशन एड्रेस कम। यह 64-बिट गंतव्य पते के निचले 32 बिट्स को कॉन्फ़िगर करने के लिए फिर से है।

ATID: यह आदेश पैन आईडी को बदलता है (Pers ID आईडी हेक्साडेसिमल के 4 बाइट्स है और 0000 से FFF तक हो सकती है

ATWR: लिखें। गैर-वाष्पशील मेमोरी के लिए पैरामीटर मान लिखें ताकि पैरामीटर संशोधन बाद के रीसेट के माध्यम से बने रहें।

नोट: एक बार WR जारी होने के बाद, कोई भी अतिरिक्त वर्ण मॉड्यूल तक नहीं भेजे जाने चाहिए

"OK \ r" प्रतिक्रिया प्राप्त होने के बाद।

ATRE (रिस्टोर डिफ़ाल्ट्स): मॉड्यूल के लिए फ़ैक्टरी सेटिंग्स को पुनर्स्थापित करता है, यदि मॉड्यूल प्रतिक्रिया नहीं देता है तो बहुत उपयोगी है।

यदि आप ZigBee मॉड्यूल के बारे में अधिक जानना चाहते हैं तो यहां डिजी से महान संसाधन है।