Presentation by HyounSoo. Kim Embedded System Lab ChungBuk National University Practice 5~6 : 온도 및 습도 센서 제어 및 적외선 센서 제어 (ZigbeX 를 이용한 유비쿼터스 센서 네트워크 시스템 ) Embedded System Lab. HyounSoo. Kim

Presentation by HyounSoo. Kim Embedded System Lab ChungBuk National University 1 / 18ContentsContents 1 Practice 5 : 온도 및 습도 제어 ① ZigbeX 의 온도 및 습도 센서 ② 예제를 이용한 습도값 측정 ③ OscilloscopeSHT11 예제 실습 2 Practice 6 : 적외선 센서 제어 (RF 통신 ) ① ZigbeX 의 적외선 센서 ② 예제릍 통한 적외선 측정 및 RF 무선 통신 실습 ③ OscilloscopeUltraredRF 예제 실습

Presentation by HyounSoo. Kim Embedded System Lab ChungBuk National University 2 / Practice 5 : 온도 및 습도 제어 개요 ZigbeX 에서 SHT11 센서를 이용하여 온도 및 습도값을 측정하고, 그 결과를 시리얼 통신을 통해 PC 로 전달하여 보자 온ㆍ습도 센서와 CPU 의 인터페이스 ① ZigbeX 의 온도 및 습도 센서

Presentation by HyounSoo. Kim Embedded System Lab ChungBuk National University 3 / Practice 5 : 온도 및 습도 제어 습도값 센싱 과정 ① 전송 시작을 알린다. ② μC 가 해야할 명령을 주소와 함께 전송한다. ③ SHT11 에서 측정한 값을 μC 로 전송한다. ④ 전송된 data 와 CRC 를 통해 ack 전송 여부 결정 ( 데이터를 읽을 수 없을 경우 SHT11 과의 접속을 리셋 ) ① ZigbeX 의 온도 및 습도 센서

Presentation by HyounSoo. Kim Embedded System Lab ChungBuk National University 4 / Practice 5 : 온도 및 습도 제어 온도 및 습도 제어 컴포넌트 ADCC 인터페이스에서 제공하는 함수들 ① ZigbeX 의 온도 및 습도 센서 습도값 얻기 Humidity.getData() – 앞에서 설정된 ADC 포트로부터 측정된 값을 얻기 위해 호출된다. event Humidity.dataReday(uint16_t data) – ADC 가 측정한 값을 event 형태로 반환한다. Humidity.getData() – 앞에서 설정된 ADC 포트로부터 측정된 값을 얻기 위해 호출된다. event Humidity.dataReday(uint16_t data) – ADC 가 측정한 값을 event 형태로 반환한다. 온도값 얻기 Temperature.getData() – 앞에서 설정된 ADC 포트로부터 측정된 값을 얻기 위해 호출된다. event Temperature.dataReady(uint16_t data) – ADC 가 측정한 값을 event 형태로 반환한다 Temperature.getData() – 앞에서 설정된 ADC 포트로부터 측정된 값을 얻기 위해 호출된다. event Temperature.dataReady(uint16_t data) – ADC 가 측정한 값을 event 형태로 반환한다 함수 및 내용

Presentation by HyounSoo. Kim Embedded System Lab ChungBuk National University 5 / Practice 5 : 온도 및 습도 제어 OscilloscopeSHT11 예제 설명 8Hz 마다 HumidityC 컴포넌트를 통해 습도 센서로부터 값 측정 후, 시리얼 케이블을 통해 받은 데이터를 PC 로 전달 및 LED Toggle Oscilloscope.nc ② 예제를 이용한 습도값 측정 configuration Oscilloscope { } Implementation { components Main, OscilloscopeM, TimerC, LedsC, HumidityC as SHT11, UARTComm as Comm; Main.StdControl  OscilloscopeM; Main.StdControl  TimerC; OscilloscopeM.Timer  TimerC.Timer[unique("Timer")]; OscilloscopeM.Leds  LedsC; OscilloscopeM.SHT11_Humidity  SHT11.Humidity; OscilloscopeM.SHT11_Temp  SHT11.Temperature; OscilloscopeM.SHT11_Humidity_Error  SHT11.HumidityError; OscilloscopeM.SHT11_Temp_Error  SHT11.TemperatureError; OscilloscopeM.SplitControl  SHT11.SplitControl; OscilloscopeM.CommControl  Comm; OscilloscopeM.ResetCounterMsg  Comm.ReceiveMsg[AM_OSCOPERESETMSG]; OscilloscopeM.DataMsg  Comm.SendMsg[AM_OSCOPEMSG]; } 1 8Hz 2 Humidity Data 3 UART Send

Presentation by HyounSoo. Kim Embedded System Lab ChungBuk National University 6 / Practice 5 : 온도 및 습도 제어 ② 예제를 이용한 습도값 측정 includes OscopeMsg; module OscilloscopeM { provides interface StdControl; uses { interface Timer; interface Leds; interface StdControl as SensorControl; interface ADC as SHT11_Humidity; interface ADC as SHT11_Temp; interface ADCError as SHT11_Humidity_Error; interface ADCError as SHT11_Temp_Error; interface StdControl as CommControl; interface SendMsg as DataMsg; interface ReceiveMsg as ResetCounterMsg; interface SplitControl; } Implementation { uint8_t TemppacketReadingNumber; uint8_t HumipacketReadingNumber; uint16_t TempreadingNumber; uint16_t HumireadingNumber; TOS_Msg tempmsg[2]; TOS_Msg humimsg[2]; uint8_t currentTempMsg; uint8_t currentHumiMsg; uint16_t timetick; uint8_t mytemp, myhumi; … Implementation command result_t StdControl.init() { call Leds.init(); call Leds.yellowOff(); call Leds.redOff(); call Leds.greenOff(); // turn on the sensors so that they can be read. // call SensorControl.init(); call CommControl.init(); call SplitControl.init(); atomic { currentTempMsg = 0; currentHumiMsg = 0; TemppacketReadingNumber = 0; HumipacketReadingNumber = 0; TempreadingNumber = 0; HumireadingNumber = 0; } dbg(DBG_BOOT, "OSCOPE initialized\n"); return SUCCESS; } command result_t StdControl.start() { // call SensorControl.start(); call Timer.start(TIMER_REPEAT, 125); call CommControl.start(); call SplitControl.start(); return SUCCESS; }

Presentation by HyounSoo. Kim Embedded System Lab ChungBuk National University 7 / Practice 5 : 온도 및 습도 제어 ② 예제를 이용한 습도값 측정 … Implementation command result_t StdControl.stop() { // call SensorControl.stop(); call Timer.stop(); call CommControl.stop(); call SplitControl.stop(); return SUCCESS; } event result_t Timer.fired() { timetick++; // return call SHT11_Temp.getData(); return call SHT11_Humidity.getData(); } event TOS_MsgPtr ResetCounterMsg.receive(TOS_MsgPtr m) { atomic { TempreadingNumber = 0; HumireadingNumber = 0; } return m; }

Presentation by HyounSoo. Kim Embedded System Lab ChungBuk National University 8 / Practice 5 : 온도 및 습도 제어 ② 예제를 이용한 습도값 측정 … Implementation async event result_t SHT11_Humidity.dataReady(uint16_t data) { struct OscopeMsg *pack; atomic { pack = (struct OscopeMsg *)humimsg[currentTempMsg].data; calc_SHT11(data,data);pack->data[HumipacketReadingNumber++] = myhumi; HumireadingNumber++;dbg(DBG_USR1, "data_event\n"); if (HumipacketReadingNumber == BUFFER_SIZE) {post dataTaskHumi(); } } if (data > 0x0300) call Leds.redOn(); else call Leds.redOff(); return SUCCESS; } task void dataTaskHumi() { struct OscopeMsg *pack; atomic { pack = (struct OscopeMsg *)humimsg[currentHumiMsg].data; HumipacketReadingNumber = 0; pack  lastSampleNumber = HumireadingNumber; } pack  channel = 2;pack  sourceMoteID = TOS_LOCAL_ADDRESS; if (call DataMsg.send(TOS_UART_ADDR, sizeof(struct OscopeMsg), &humimsg[currentHumiMsg])) { atomic { currentHumiMsg ^= 0x1; } call Leds.yellowToggle(); } 잘못된 부분 currentHumiMsg 가 들어가야 하는 부분 이렇게 그대로 사용시 currentTempMsg 가 0 으로 고정되어 있으므로 데이터는 습도가 저장될 TOS_Msg 버퍼의 0 번째 부분에만 계속 기록되고, 1 번째 부분의 버퍼에는 기록을 하지 않게 되므로 0 이라는 값이 오실로스코프에 찍히게 됨

Presentation by HyounSoo. Kim Embedded System Lab ChungBuk National University 9 / Practice 5 : 온도 및 습도 제어 ② 예제를 이용한 습도값 측정 … Implementation void calc_SHT11(uint16_t p_humidity,uint16_t p_temperature) { // // calculates temperature [ ℃ ] and humidity [%RH] // input : humi [Ticks] (12 bit) // temp [Ticks] (14 bit) // output: humi [%RH] // temp [ ℃ ] const float C1=-4.0; // for 12 Bit const float C2= ; // for 12 Bit const float C3= ; // for 12 Bit const float T1=0.01; // for 14 5V const float T2= ; // for 14 5V float rh_lin; // rh_lin: Humidity linear float rh_true; // rh_true: Temperature compensated humidity float t_C; // t_C : Temperature [ ℃ ] float rh=(float)p_humidity; // rh: Humidity [Ticks] 12 Bit float t=(float)p_temperature; // t: Temperature [Ticks] 14 Bit t_C=t* ; // calc. Temperature from ticks to [ ℃ ] rh_lin=C3*rh*rh + C2*rh + C1; // calc. Humidity from ticks to [%RH] rh_true=(t_C-25)*(T1+T2*rh)+rh_lin; // calc. Temperature compensated humidity [%RH] if(rh_true>100)rh_true=100; // cut if the value is outside of if(rh_true<0.1)rh_true=0.1; // the physical possible range mytemp=(uint8_t)t_C; // return temperature [ ℃ ] myhumi=(uint8_t)rh_true; // return humidity[%RH] }

Presentation by HyounSoo. Kim Embedded System Lab ChungBuk National University 10 / Practice 5 : 온도 및 습도 제어 Build cd /opt/tinyos-1.x/contrib/zigbex/OscilloscopeSHT11 make zigbex./build/zigbex/main.exe 포팅 (PonyProg - parallel) Java 어플리케이션 구동 (serial)  export  cdjava (  cd /opt/tinyos-1.x/tools/java)  java net.tinyos.oscope.oscilloscope ③ OscilloscopeSHT11 예제 실습 잘못된 부분 8 페이지에서 언급한 Flag 값을 Humi 로 바꿔주면, 정상적으로 이어지는 형태의 곡선을 볼 수 있음.

Presentation by HyounSoo. Kim Embedded System Lab ChungBuk National University 11 / Practice 6 : 적외선 센서 제어 (RF 통신 ) 개요 ZigbeX 에서 BS520 적외선 센서를 이용하여 주변의 적외선을 측정하고, 그 결과를 RF 무선 통신을 통해 전송해 보자 ADCC 인터페이스에서 제공하는 함수들 ADCControl.bindPort(TOS_ADC_Ultrared_PORT, TOSH_ACTUAL_Ultrared_Port) 함수를 호출하여 ADC1 에 들어오는 적외선 측정값을 받을 수 있도록 설정한다. ① ZigbeX 의 적외선 센서 특정 ADC 포트 지정 특정 ADC 포트 지정 ADCControl.bindPort( ) – 원하는 ADC 포트값을 설정한다. (ADC 1 번포트는 조도 센서와 연결되어 있음 ) ADC 의 값 얻기 얻기 ADC.getData() – 앞에서 설정된 ADC 포트로부터 측정된 값을 얻기 위해 호출된다. event ADC.dataReady(uint16_t data) – ADC 가 측정한 값을 event 형태로 반환한다 ADC.getData() – 앞에서 설정된 ADC 포트로부터 측정된 값을 얻기 위해 호출된다. event ADC.dataReady(uint16_t data) – ADC 가 측정한 값을 event 형태로 반환한다 함수 및 내용

Presentation by HyounSoo. Kim Embedded System Lab ChungBuk National University 12 / Practice 6 : 적외선 센서 제어 (RF 통신 ) OscilloscopeUltraredRF 예제 설명 ZegbeX 1 번 노드에서는 8Hz 마다 적외선 값을 RF 무선 통신을 통해 주위로 브로드캐스팅 한다 그 측정값을 RF 통신을 통해 받는 ZigbeX 0 번 노드는 자신에게 프로그램된 TOSBase 프로그램에 의해 값을 시리얼로 연결된 PC 에게 전송한다. 구성도 ② 예제릍 통한 적외선 측정 및 RF 무선 통신 실습 ZigbeX 1 ZigbeX 0 OsilloscopeUltraredRFTOSBase 무선통신 시리얼 케이블

Presentation by HyounSoo. Kim Embedded System Lab ChungBuk National University 13 / Practice 6 : 적외선 센서 제어 (RF 통신 ) OscilloscopeUltraredRF configuration ② 예제릍 통한 적외선 측정 및 RF 무선 통신 실습 includes OscopeMsg; configuration Oscilloscope { } Implementation { components Main, OscilloscopeM, TimerC, LedsC, Ultrared as Sensor, UARTComm as Comm; Main.StdControl  OscilloscopeM; Main.StdControl  TimerC; OscilloscopeM.Timer  TimerC.Timer[unique("Timer")]; OscilloscopeM.Leds  LedsC; OscilloscopeM.SensorControl  Sensor; OscilloscopeM.ADC  Sensor; OscilloscopeM.CommControl  Comm; OscilloscopeM.ResetCounterMsg  Comm.ReceiveMsg[AM_OSCOPERESETMSG]; OscilloscopeM.DataMsg  Comm.SendMsg[AM_OSCOPEMSG]; }

Presentation by HyounSoo. Kim Embedded System Lab ChungBuk National University 14 / Practice 6 : 적외선 센서 제어 (RF 통신 ) includes OscopeMsg; module OscilloscopeM { provides interface StdControl; uses { interface Timer; interface Leds; interface StdControl as SensorControl; interface ADC; interface StdControl as CommControl; interface SendMsg as DataMsg; interface ReceiveMsg as ResetCounterMsg; } Implementation { uint8_t packetReadingNumber; uint16_t readingNumber; TOS_Msg msg[2]; uint8_t currentMsg; command result_t StdControl.init() { call Leds.init();call Leds.yellowOff();call Leds.redOff();call Leds.greenOff(); call SensorControl.init(); call CommControl.init(); atomic { currentMsg = 0;packetReadingNumber = 0;readingNumber = 0; } dbg(DBG_BOOT, "OSCOPE initialized\n"); return SUCCESS; } ② 예제릍 통한 적외선 측정 및 RF 무선 통신 실습

Presentation by HyounSoo. Kim Embedded System Lab ChungBuk National University 15 / 18 … Implementation command result_t StdControl.start() { call SensorControl.start(); call Timer.start(TIMER_REPEAT, 125); call CommControl.start(); return SUCCESS; } command result_t StdControl.stop() { call SensorControl.stop(); call Timer.stop(); call CommControl.stop(); return SUCCESS; } event result_t Timer.fired() { return call ADC.getData(); } async event result_t ADC.dataReady(uint16_t data) { struct OscopeMsg *pack; atomic { pack = (struct OscopeMsg *)msg[currentMsg].data; pack  data[packetReadingNumber++] = data; readingNumber++; dbg(DBG_USR1, "data_event\n"); if (packetReadingNumber == BUFFER_SIZE) {// BUFFER_SIZE = 10  OscopeMsg.h post dataTask(); } if (data > 0x0300) call Leds.redOn(); else call Leds.redOff(); return SUCCESS; } 2. Practice 6 : 적외선 센서 제어 (RF 통신 ) ② 예제릍 통한 적외선 측정 및 RF 무선 통신 실습

Presentation by HyounSoo. Kim Embedded System Lab ChungBuk National University 16 / Practice 6 : 적외선 센서 제어 (RF 통신 ) … Implementation task void dataTask() { struct OscopeMsg *pack; atomic { pack = (struct OscopeMsg *)msg[currentMsg].data; packetReadingNumber = 0; pack  lastSampleNumber = readingNumber; } pack  channel = 1; pack  sourceMoteID = TOS_LOCAL_ADDRESS; if (call DataMsg.send(TOS_BCAST_ADDR, sizeof(struct OscopeMsg), &msg[currentMsg])) { atomic { currentMsg ^= 0x1; } call Leds.yellowToggle(); } event result_t DataMsg.sendDone(TOS_MsgPtr sent, result_t success) { return SUCCESS; } event TOS_MsgPtr ResetCounterMsg.receive(TOS_MsgPtr m) { atomic { readingNumber = 0; } return m; } ② 예제릍 통한 적외선 측정 및 RF 무선 통신 실습

Presentation by HyounSoo. Kim Embedded System Lab ChungBuk National University 17 / Practice 6 : 적외선 센서 제어 (RF 통신 ) ZigbeX mote 1 Build cd /opt/tinyos-1.x/contrib/zigbex/OscilloscopeUltraredRF TOSBase 와의 통신을 위해서 TOSBase 의 그룹 아이디와 통일 make zigbex ./build/zigbex/main.exe 포팅 (PonyProg - parallel) ZigbeX mote 2 Build cd /opt/tinyos-1.x/contrib/zigbex/TOSBase make zigbex ./build/zigbex/main.exe 포팅  export  cdjava (  cd /opt/tinyos-1.x/tools/java)  java net.tinyos.oscope.oscilloscope ③ OscilloscopeUltraredRF 예제 실습 COMPONENT=OscilloscopePFLAGS=-I../Oscilloscope DEFAULT_LOCAL_GROUP=0x7dInclude../../../apps/Makerules

Presentation by HyounSoo. Kim Embedded System Lab ChungBuk National University 18 / Practice 6 : 적외선 센서 제어 (RF 통신 ) 결과 ③ OscilloscopeUltraredRF 예제 실습 적외선 감지 시작 ( 건물내부 ) 창문을 통한 적외선량 측정 외부에서 직접 측정 형광등 측정 휴대폰 적외선 감지 ( 포트 호환 X) 한손으로 가림 두손으로 가림

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