elas. Isto pode levar a s´erios problemas de estabilidade e consequentemente auto-oscila¸c˜oes como j´a referido.
Tentou-se seguir ent˜ao o layout recomendado no datasheet do SA636 e as seguintes direc- trizes:
• Colocar condensadores de desacoplamento o mais perto poss´ıvel do SA636, de modo a reduzir os efeitos dos elementos parasitas.
• Um plano de massa s´olido na camada oposta do SA636, para garantir uma m´axima capacidade de acoplamento dos pinos `a massa.
• Vias em todos os componentes com liga¸c˜oes `a massa.
• Pistas n˜ao perpendiculares, pois pode levar a radia¸c˜oes n˜ao desejadas devido `as descon- tinuidades das pistas
Ap´os o layout, em que se tentaram respeitar as directrizes anteriores, foram produzidas 10 PCBs’ que ficaram ao encargo de uma empresa externa `a Universidade de Aveiro.
No layout da PCB, incluiu-se pontos de teste em todos os sinais relevantes para facilitar a an´alise do circuito. Devido a um grande n´umero de pontos de teste, as PCB’s ficaram com dimens˜oes de 6 x 6 cm, o que significa que ´e poss´ıvel com alguma facilidade reduzir este tamanho numa vers˜ao futura.
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E apresentado na figura3.29, as camadas TOP e BOTTOM do layout da PCB. Na segunda vers˜ao algumas mudan¸cas tiveram que ser realizadas, que ser˜ao apresentadas no cap´ıtulo6.
(a) (b)
Figura 3.29: Layout do circuito. (a) Camada TOP da PCB. (b) Camada BOTTOM da PCB.
3.8
Considera¸c˜oes finais
A utiliza¸c˜ao de amplificadores sintonizados nos andares de entrada e sa´ıda, permite que um n˜ao afecte severamente o funcionamento do outro, pela introdu¸c˜ao de efeitos de carga
pois ambos est˜ao conectados ao el´ectrodo, e possam assim ser analisados praticamente como circuitos isolados. Como a malha LC de cada um est´a sintonizada na mesma frequˆencia, quando um andar est´a em funcionamento, a malha do outro apresenta uma impedˆancia muito elevada, idealmente infinita. Tamb´em os trans´ıstores, n˜ao afectam o funcionamento um do outro, pois enquanto um est´a activo, o outro deve estar na regi˜ao de corte, pelo que apresenta uma impedˆancia muito elevada tamb´em. Deste modo, ´e poss´ıvel a transmiss˜ao e recep¸c˜ao deste sistema sem a necessidade de utiliza¸c˜ao de um duplexer.
Utilizando uma arquitectura do tipo super-heterodino, permite que no futuro seja poss´ıvel a utiliza¸c˜ao de canais na transmiss˜ao, isto ´e, transmiss˜ao do sinal a frequˆencias adjacentes, que permitiria uma maior flexibilidade na transmiss˜ao do sinal, pois al´em da multiplexagem no tempo (TDM) das mensagens, seria poss´ıvel tamb´em multiplexagem na frequˆencia (FDM). Normalmente, j´a existe circuitos integrados (IC) comerciais que possuem esta carac- ter´ıstica, no entanto, as frequˆencias de trabalho destes IC’s s˜ao muito superiores `a frequˆencia de trabalho neste sistema, 10.7 MHz. As bandas de trabalho da maior parte dos IC’s comer- ciais, pertencem `as bandas ISM, e os restantes, mais flex´ıveis, possuem uma frequˆencia de trabalho m´ınima de 27 MHz, que ainda ´e demasiado elevado para este sistema.
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E claro que se for desejado a inclus˜ao de FDM neste sistema, o design deste transceiver n˜ao ´e o adequado, pois embora seja poss´ıvel a comunica¸c˜ao a diversas frequˆencias, est´a pro- jectado para que a altera¸c˜ao de frequˆencias seja realizada atrav´es de substitui¸c˜ao de cristais (Osciladores locais) apenas para motivos de teste. O modo correcto para tal, seria a inclus˜ao de um VCO (Voltage Control Oscillator), uma PLL (Phase Lock Loop), ou mesmo um DDS (Digital Direct Signal) para novos osciladores locais.
Cap´ıtulo 4
Implementa¸c˜ao da camada PHY
4.1
Abstrac¸c˜ao do Hardware
O prop´osito deste trabalho ´e implementar um protocolo de rede simples para comunica¸c˜ao entre os v´arios transceivers. No entanto, este n˜ao ´e um projecto final, mas tem sido, e ser´a alvo de estudo durante v´arios anos, pois est´a assente num modelo de continuidade. Posto isto, ´e importante desenhar o protocolo e o firmware de modo a que possa ser utilizado em suportes f´ısicos diferentes. Foi ent˜ao desenhada uma camada que permite uma abstrac¸c˜ao do hardware pelo protocolo de rede, como mostra a figura4.1. Assim caso seja necess´ario utilizar outro microcontrolador, com m´odulos ou perif´ericos equivalentes ao utilizado neste sistema, apenas basta adaptar esta camada de abstrac¸c˜ao ao novo microcontrolador, para tornar o novo sistema funcional.
Figura 4.1: Vis˜ao geral da arquitectura do transceiver
Esta camada de abstrac¸c˜ao implementada encontra-se no direct´orio do projecto com o nome “HW.c” e “HW.h”, e permite a interac¸c˜ao entre o protocolo de rede e os m´odulos do microcontrolador necess´arios apenas para o protocolo de rede e controlo do hardware externo, atrav´es de:
• Leitura do n´ıvel da RSSI, bateria, n´ıvel m´edio de recep¸c˜ao do sinal desmodulado e de uma entrada anal´ogica externa.
• Configura¸c˜ao dos pinos remape´aveis do microcontrolador, pois ´e poss´ıvel atribuir dife- rentes funcionalidades a determinados pinos de entrada/sa´ıda.
• Controlo de um Timer necess´ario para a correcta opera¸c˜ao do protocolo de rede (apenas na nova implementa¸c˜ao do transceiver).
• Controlo de um comparador para digitalizar o sinal desmodulado recebido
• Controlo de um comparador para detectar chegada de pacotes (apenas na nova imple- menta¸c˜ao do transceiver)
• Configura¸c˜ao das UARTs necess´arias para a comunica¸c˜ao entre os transceivers e PC. Deve tamb´em permitir a activa¸c˜ao/desactiva¸c˜ao do hardware externo e m´odulos para os modos de transmiss˜ao/recep¸c˜ao (cada modo ´e exclusivo, activando um modo, ´e desactivado o outro):
• Transmiss˜ao:
– Activa¸c˜ao do m´odulo Output Compare;
– Activa¸c˜ao do m´odulo Change Input Notification;
– Activa¸c˜ao do Charge-Pump, que alimenta os mixers de transmiss˜ao e andar de sa´ıda.
• Recep¸c˜ao:
– Activa¸c˜ao do m´odulo Comparator(e m´odulo Voltage Reference); – Activa¸c˜ao do SA636 e andar de entrada;
– Activa¸c˜ao do amplificador de sinal desmodulado;
Como foi referido, esta camada ´e exclusiva apenas para o correcto funcionamento do protocolo, sendo que para restantes funcionalidades para aplica¸c˜oes espec´ıficas por parte do utilizador, existe os m´odulos “HW.user.c” e “HW.user.h” tamb´em no direct´orio do projecto.
4.2
Protocolo de rede
Como j´a foi referido em cap´ıtulos anteriores, o standard IEEE 802.15.4 ´e o standard l´ıder das comunica¸c˜oes de baixo consumo e baixo ritmo de transmiss˜ao para Wireless Sen- sor Networks (WSN). Este standard foca as duas primeiras camadas do protocolo, PHY e MAC. Tomando como base este standard, foram implementadas as camadas PHY e MAC do protocolo. Diversas semelhan¸cas surgem entre o IEEE 802.15.4 e esta implementa¸c˜ao, quer seja no formato dos pacotes e frames, como no acesso ao meio. No entanto com apenas estas duas camadas, n˜ao ´e poss´ıvel ter uma rede ad-hoc totalmente funcional, ´e necess´ario a camada de rede, NWK. Esta camada de rede, permitiria o routing das mensagens, multi-hop, endere¸camento l´ogico, etc. Contudo, apenas foram implementadas as camadas PHY e MAC.