Alici Verici Tasarimi Tez

T.C. GEBZE YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ MÜHENDİSLİK VE FEN B İLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

KABLOSUZ VERİ İLETİMİ İÇİN ALICI-VERİCİ GELİŞTİRME KARTI TASARIMI VE ÖRNEK BİR UYGULAMA

Bülent Bora SUYABATMAZ  YÜKSEK LİSANS TEZİ ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI

GEBZE 2006

T.C. GEBZE YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ MÜHENDİSLİK VE FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

KABLOSUZ VERİ İLETİMİ İÇİN ALICI-VERİCİ GELİŞTİRME KARTI TASARIMI VE ÖRNEK BİR UYGULAMA

Bülent Bora SUYABATMAZ YÜKSEK LİSANS TEZİ ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI

TEZ DANIŞMANI Yrd.Doç. Dr. O ğuz KUCUR

GEBZE 2006

iv

ÖZET Hızla geliş gelişen teknolojiye paralel olarak ilerleyen ve her geçen gün yeni bir  geliş gelişmeyle kar şımıza çıkan radyo haberleş haberle şme sistemlerinin kullan ımı, gün geçtikçe yaygınlaş nlaşmaktadır. Üretim teknolojilerindeki geliş geli şmelerin bir neticesi olan üretim maliyetlerin azalması ile önceleri ancak sanayi iş i şletmelerinde kullanım alanı   bulabilen bu sistemler, artık günlük hayat ımızın bir parças ı haline gelmeye  baş  başlamıştır. Geliş Gelişen radyo haberleş haberleşme sistemlerinin say ısal sistemler ile entegre edilmesi, geliş geliştirilen uygulamalar ın kullanılabilirliğ labilirliğini ve esnekliğ esnekli ğini arttırmış, dolayısıyla kullanım alanlar ı daha da geniş geni şlemiş lemiştir. Bu şekilde gerçekleş gerçekleştirilen bir  çok uygulama, evlerimizde, iş i ş yerlerimizde ve hatta sokaklarda kullan ılmaya  baş  başlanmıştır. Kablosuz ev güvenlik sistemleri, çeş çe şitli uzaktan kumanda uygulamalar ı, kablosuz taksi çağ ça ğırma sistemleri, uzaktan ölçüm sistemleri bu uygulamalar  uygulamalar ın sadece  birkaç örneğ örne ğidir. Bu çalışmada, yukar ıda bahsedilen geliş geli şmelerin bir neticesi olan ve kablosuz veri iletimi sağ sağlayan alıcı-verici sistemleri üzerinde durulmuş durulmu ştur. Bu sistemlerin kullanım alanlar ına iliş ilişkin bilgiler verilmiş verilmiş, örnek bir RF Al ıcı-Verici Modülü tasar ımı gerçekleş gerçekleştirilmiş tirilmiş ve tasarlanan RF modül ile örnek bir uygulama geliş geliştirilmiş tirilmiştir. Ayr ıca, gerçekleş gerçekle ştirilen tasar ımın, benzer uygulamalar için altyap ı teş teşkil edebilmesi ve bir uygulama-geliş uygulama-geli ştirme platformu olarak kullanılabilmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla bir kullan ıcı ara yüzü geliş geliştirilerek, sistemin çal ışma şartlar ını belirleyen değ değişkenlere, kullan ıcının müdahale edebilmesi sağ sa ğlanmıştır. Son olarak, ortaya ç ıkan ürün baz ı testlere tabi tutulmuş tutulmuş ve emsalleri ile k ıyaslanmıştır.

v

SUMMARY With the technical and economical evolutions of the radio telecommunication systems, these technologies technologies take place in our daily life. By of the digitalization of the telecommunicaiton techniques, usage area of these technologies are improved. Lots of applications using these technologies have been implemented implemented in our daily life such as wireless security systems, remote control equipments, wireless taxi call systems and telemetry systems. This study has been focused on wireless data data transceiver systems. systems. An RF transceiver module was designed and tested in real conditions. This project was developed to be used as an Application Development Platform, with a user  management management interface which lets users to configure parameters. Created prototype was tested in real conditions and compared with other  similar applications.

vi

TEŞEKKÜR  Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü’ nde yüksek lisans program ına başladığım günden itibaren, gerek derslerimde gerekse tez çal ışmamda, büyük bir sab ır ve ilgi ile bana yard ımcı olan danışman hocam Yrd. Doç. Dr. Oğuz KUCUR’ a, bu uzun süreçte, desteklerini benden hiçbir zaman esirgemeyen aileme, yak ınlar ıma, beni yalnız bırakmayan arkadaşlar ım Okan AKTAŞ ve NorthPhone Europe Genel Müdürü Turan YILMAZ’a, ayr ıca gösterdikleri ilgi ve yard ımlardan dolayı Mu. Alb. Fikret KAÇIRA, Mu. Alb. Abdullah GÜRSEL ve Tabur Komutan ım Mu. Bnb. Y. Turan ÖZSÖZ’ e sonsuz sayg ı ve teşekkürlerimi sunar ım.

vii

İÇİNDEK İLER DİZİNİ Sayfa ÖZET

iv

SUMMARY

v

TEŞEKKÜR

vi

İÇİ NDEK İLER DİZİ Nİ

vii

SİMGELER ve KISALTMALAR DİZİ Nİ

x

ŞEK İLLER DİZİ Nİ

xi

TABLOLAR DİZİ Nİ

xii

1. GİR İŞ

1

1.1. Kablosuz Ev Güvenlik Sistemleri

2

1.2. Uzaktan Ölçüm (Telemetry) Sistemleri

3

1.3. Amaç

4

2. TASARIM

5

2.1. Tasar ımda Kullanılan Elemanlar 2.1.1. CC1000

5 5

2.1.1.1. Özellikleri

5

2.1.1.2. Bacak Bağlantılar ı

6

2.1.1.3. Devre Tan ımlaması

6

2.1.1.4. Temel Uygulama Devresi

8

2.1.1.5. Biçimlendirmeye (Konfigürasyon) Genel Bak ış

9

2.1.1.6. 3 Telli Biçimlendirme Ara Yüzü

10

2.1.1.7. Mikro Denetleyici Ara Yüzü

12

2.1.1.8. Sinyal Ara Yüzü

13

2.1.1.8.1. Senkron NRZ Kodlama

14

2.1.1.8.2. Senkron Manchester Kodlama

15

2.1.1.8.3. Asenkron UART Kodlama

16

2.1.1.9. Al ıcı Hassasiyeti

16

2.1.1.10. Frekans Programlama

18

2.1.1.11. VCO ve PLL Kalibrasyonu

20

2.1.1.12. RSSI Analog Ç ık ışı

20

2.1.1.13. Ç ık ış Gücünün Programlanmas ı

22

2.1.1.14. Anten Uygulamalar ı

23

viii 2.1.1.15. Biçimlendirme Yazmaçlar ı 2.1.2. PIC16F876

25 26

2.1.2.1. Çekirdek Mimari Özellikleri

26

2.1.2.2. Çevre Birim Özellikleri

26

2.1.3. CD/HC 4094 B

27

2.1.3.1. Özellikleri

27

2.1.3.2. Bacak Bağlantılar ı

27

2.2. Elektronik Devre Tasar ımı

29

2.2.1. Besleme Kat ı

30

2.2.2. RF Modül

30

2.2.3. Kontrol Kat ı

35

2.2.4. RF Sinyal Seviye Göstergesi

35

2.2.5. Bask ı Devre

35

2.3. Yazılım 2.3.1. Genel Bilgi

39 39

2.3.1.1. Ana Menü

41

2.3.1.2. “UYGULAMA” Menüsü

42

2.3.1.3. “GELİŞTİRME” Menüsü

42

2.3.1.4. “PROJE HAKKINDA” Menüsü

42

2.3.2. “GELİŞTİRME” Alt Menüleri

43

2.3.2.1. “CC1000’İ OKU” Komutu

44

2.3.2.2. “CC1000’E YAZ” Komutu

45

2.3.2.3. “EEPROM’U OKU” Komutu

45

2.3.2.4. “EEPROM’A YAZ” Komutu

45

2.3.2.5. “YAZMAÇLARI GÖSTER” Komutu

45

2.3.2.6. “YAZMAÇLARI YAZ” Komutu

45

2.3.2.7. “İLKLE” Komutu

47

2.3.2.8. “KAPAT” Komutu

47

2.3.2.9. “KALİBRASYON” Komutu

47

2.3.2.10. “RX” Komutu

48

2.3.2.11. “TX” Komutu

48

2.3.2.12. “TEMEL AYARLAR” Komutu

49

2.3.2.13. “RSSI” Komutu

49

ix 2.3.3. “UYGULAMA” Alt Menüleri

49

2.3.3.1. “GÖREV” Seçeneği

50

2.3.3.2. “SUNUCU” Seçeneği

51

2.3.3.3. “İSTEMCİ” Seçeneği

51

2.3.3.4. “BAŞLAT” Komutu

52

2.3.4. Uygulaman ın Çalışması 3. PERFORMANS TESTİ ve KAR ŞILAŞTIRMA

53 56

3.1. Mesafe Testleri

56

3.2. Kar şılaştırma

56

4. SONUÇLAR VE ÖNER İLER

58

KAYNAKLAR

59

ÖZGEÇMİŞ

60

EKLER  EK-1 CC1000’e Ait Yazmaç Tablolar ı EK-2 HC/CD 4094 B’ ye Ait Doğruluk Tablosu

x

SİMGELER ve KISALTMALAR DİZİNİ İNGİLİZCE

TÜRKÇE

ADC

Analog Digital Converter

Analog Sayısal Dönüştürücü

CPU

Central Processing Unit

Merkezi İşlem Birimi

DCLK  Data Clock

Veri Saati

DIO

Data Input Output

Veri Giriş Çık ışı

FSK 

Frequency Shift Keying

I2C

Inter Ingrated Circuit

Frekans Kayd ırmalı Anahtarlama Bir Seri Yol Standardı

IEEE IF

Institute of Electrical and Electronics EngineersElektrik ve Elektronik  Mühendisleri Enstitüsü Intermediate Frequency Ara Frekans

ISM

Industrial Scientific and Medical

KHZ

Kilo Hertz

LNA

Low Noise Amplifier

Düşük Gürültülü Yükselteç

LO

Local Oscillator

Yerel Osilatör 

LSB

Least Significant Byte / Bit

Düşük Ağırlıklı Byte/Bit

MHZ

Mega Hertz

MSB

Most Significant Byte / Bit

NRZ PA

 

Non Return to Zero Power Amplifier

Endüstriyel Bilimsel ve Tı bbi

Yüksek Ağırlıklı Byte/Bit f ra Dönüşsüz S

ı ı

Güç Yükselteci

PCLK  Programming Clock

Programlama Saati

PDATA Programming Data

Programlama Verisi

PLL

Faz Kilitlemeli Çevrim

Phase Locked Loop

PWM Pulse Width Modulation

Darbe Genişlik Modülasyonu

R/W

Read / Write

Okuma / Yazma

RF

Radio Frequency

Radyo Frekans ı

RISC

Reduced Instruction Set Computer

RKE

Remote Keyless Entry

Az Say ıda Komut Tak ımı İçeren CPU Uzaktan Anahtarsız Giriş

RSSI

Received Signal Strength Indicator

Alma Sinyal Seviyesi Göstergesi

SCL

Serial Clock Line

I2C Seri Saat Hattı

xi

SDA

Serial Data Line

I2C Seri Veri Hattı

SPI

Serial Peripheral Interface

Seri Çevre Birimi Ara Yüzü

SRD

Short Range Device

K ısa Menzilli Cihaz

SSP

Synchronous Serial Port

Senkron Seri Port

UART Universal Asynchronous Receive Transmit UHF Ultra High Frequency

Uluslar Arası Asenkron Alma Gönderme Ultra Yüksek Frekans

USART Universal Syncronous Asyncronous Receiver Tranmitter  VCO Voltage Controlled Oscillator

Senkron ve Asenkron Al ıcı Verici Gerilim Kontrollü Osilatör 

VPN

Virtual Private Network

Sanal Özel Ağ

WDT

Watch Dog Timer

µS

Micro Second

Mikro Denetleyicilerde Bulunan Ve Yonganın Sağlıklı Çalışı p Çalışmadığını Denetleyen Yapı Saniyenin Milyonda Biri

xii

ŞEK İLLER DİZİNİ Şekil

Sayfa

2.1.

CC1000’ in Üstten Görünüşü

6

2.2.

CC1000’ in Blok Devre Şeması

6

2.3.

CC1000’ in Temel Uygulama Devresi

8

2.4.

SmartRF ® Studio Yazılımının Kullanıcı Ara Yüzü

10

2.5.

Yazma İşlemi İçin Zamanlama Diyagram ı

11

2.6.

Okuma İşlemi İçin Zamanlama Diyagramı

11

2.7.

CC1000 – Mikro Denetleyici Ara Yüzü

13

2.8.

Senkron NRZ Kodlama

14

2.9.

Manchester Kodlamada Veri Yap ısı

15

2.10. Senkron Manchester Kodlama

16

2.11. CC1000’ in Asenkron UART Çal ışması

17

2.12. CC1000’ in FSK Çal ışma Şekli

19

2.13. Kalibrasyon İşlemine Ait Ak ış Diyagramı

21

2.14. RSSI Çık ışı ve Grafiği (V-dBm)

22

2.15. Tek Kutuplu (Whip) ve K ısa Tek Kutuplu (Short Whip ) Anten

23

2.16. Sarmal (Helical) Anten ve Halka (Loop) Anten

24

2.17. PIC16F876’ nın Üstten Görünüşü ve Bacak Bağlantılar ı

27

2.18. CD/HCF4094’ ün Üstten Görünüşü ve Bacak Bağlantılar ı

28

2.19. Uygulamaya Ait Blok Devre Şeması

29

2.20. Uygulamaya Geliştirme Kartı

29

2.21. Besleme Kat ının Elektronik Devre Şeması

30

2.22. RF Modüle Ait Bask ı Devre

31

2.23. RF Modülün Bask ı Devre Kartı ve Bazı Devre Elemanlar ı

32

2.24. RF Modül

32

2.25. RF Modülün Elektronik Devre Şeması

33

2.26. Kontrol Katının Elektronik Devre Şeması

36

2.27. RF Sinyal Seviye Göstergesinin Elektronik Devre Şeması

37

2.28. Uygulama Geliştirme Kartının Bask ı Devre Çizimleri

38

xiii 2.29. Tasar ımın Son Halinin Fotoğraf ı

38

2.30. Hyper Terminal Ayarlar ı

40

2.31. Ana Menüye Ait Ak ış Diyagramı

41

2.32. Ana Menü ve Uygulama Alt Menüsü

42

2.33. “GELİŞTİRME” Alt Menüsü

43

2.34. “GELİŞTİRME” Alt Menüsüne Ait Ak ış Diyagramı

44

2.35. “YAZMALARI GÖSTER” Komutunun Sonuç Ekran ı

46

2.36. “YAZMAÇLARI YAZ” ve “ÖZEL” Alt Menüleri

46

2.37. “CURRENT” ve “PLL” Yazmaçlar ının Güncellenmesi

47

2.38. “UYGULAMA” Alt Menüsü

49

2.39. “UYGULAMA” Alt Menüsüne Ait Ak ış Diyagramı

50

2.40. “UYGULAMA” Alt Menüsü Seçenekleri

51

2.41. Uygulama Başlangıcı Ak ış Diyagramı

52

2.42. Uygulama Başlangıç Ekranı

53

2.43. Sunucu-İstemci Mimarisi

54

2.44. Veri Paketinin Çerçeve Yap ısı

54

2.45. Uygulama Ekranı

55

xiv

TABLOLAR DİZİNİ TABLO

AÇIKLAMA

SAYFA

2.1.

CC1000’ in Bacak Tan ımlamalar ı

7

2.2.

Temel Uygulama Devresine Ait Malzeme Listesi

8

2.3.

Seri Ara Yüzün Zamanlama Çizelgesi

12

2.4.

 f SEP

=

2.5.

 f SEP

=

2.6.

Çık ış Gücü Tablosu

22

2.7.

Anten Özellikleri

24

2.8.

CC1000’ e Ait Yazmaçlar

25

2.9.

CD/HCF4094’ ün Üstten Bacak Bağlantılar ı

28

2.10.

RF Modülün Elektronik Malzeme Listesi

34

2.11.

Mesafe Testleri Sonuç Tablosu

57

64 KHZ  için Alıcı Hassasiyeti Tablosu

17

20 KHZ  için Alıcı Hassasiyeti Tablosu

17

1

1. GİR İŞ Marconi taraf ından 12 Aralık 1901 tarihinde Avrupa ile Amerika k ıtası arasında yapılan ilk okyanus aşır ı radyo haberleşme denemesinde gönderilen bilgi Mors kodunda sadece 3 noktadan olu şan “s” harfi idi. İyonosferden yansıyarak 3.500 km yol alan elektromanyetik dalgalar  İngiltere-Cornwall’da bulunan vericiden Kanada-Newfoundland’de bulunan al ıcıya ulaşmış ve Marconi, 1895 y ılında İtalya’da yaptığı ilk denemeye göre çok büyük bir ba şar ı elde etmişti. Bu başar ılı deneme Marconi’ye 1909 y ılında Nobel Fizik Ödülünü de kazand ırmıştı. Özellikle k ıtalararası haberleşmede ve mobil haberleşmede büyük imkanlar sağlayan bu teknoloji ülkemize yaklaşık 13 yıl gecikmeyle gelmiş ve 1. Dünya Savaşının  başladığı günlerde kullanılmaya başlanmıştır. Yaklaşık 88 yıl sonra, gazete sayfalar ında, İstanbul Atatürk Havaliman ı Dış Hatlar Terminalinde kamunun kullanımına açık, kablosuz yüksek h ızlı internet ve VPN (Virtual Private Network) erişim sisteminin kurulduğu ve deneme amac ıyla hizmete verildiği haberi yer  almaktadır. Aradan geçen 100 y ılda, bazen birkaç y ıl, bazen de y ıllar süren gecikmelerle ülkemize gelen yeni radyo teknolojileri, bu defa fazla gecikmeden gelmiş, koltuklar ına oturduklar ında ilk işi internete bağlanmak olan Internet kullanıcılar ına havalimanında beklerken yüksek h ızda internete erişme imkanını sağlamıştır. Başlangıçta, sadece “s” harfinin kodlanarak iletebilmesi için büyük vericilere ve anten alanlar ına ihtiyaç duyan radyo teknolojisi bugün, ta şınabilir ve avuç içi  bilgisayarlar ına tak ılan özel kartlarla 54 Mbit/s h ızında İnternet erişimine imkan sağlayan bir duruma gelmiştir. 2.4 GHZ bandında ve IEEE 802.11g protokolünde çalışan bu sistemler, üniversite yerleşkelerinde, havalimanlar ında, alış-veriş merkezlerinde ve hatta simit saraylar ında kullanılmaya başlanmıştır. Kablosuz veri iletişiminde yaşanan bu gelişmeler, doğal olarak sadece internet erişimini kolaylaştırmakla sınırlı kalmamış, bazen fark ında bile olmadan kullandığımız bir çok uygulamalarla, günlük hayat ımızın bir parçası haline gelmiştir. Bu gelişmelerin bir ürünü de SRD (Short Range Device/ K ısa Menzilli Cihaz) veya ISM (Industrial, Scientific and Medical/ Endüstriyel, Bilimsel ve T ı  bbi) olarak  tanımlanan frekans bantlar ında çalışan cihazlardır (RF Modüller). Bu cihazlar 

2 kullanılarak geliştirilen bir çok uygulama vard ır. Bunlardan birkaç tanesini şöyle sıralayabiliriz: •

Ev Otomasyonu Sistemleri

•

RKE (Remote Keyless Entry/ Uzaktan Anahtars ız Giriş)

•

Kablosuz Alarm ve Güvenlik Sistemleri

•

Uzaktan Ölçüm Okuma Sistemleri (Telemetry Systems)

•

Kablosuz Kumanda Sistemleri

ISM/SRD uygulamalar ında kullanılan RF Modüllerin veri aktar ım kapasiteleri, yukar ıda bahsedilen IEEE 802.11 a/b/g standartlar ında çalışan cihazlar kadar yüksek  değildir. Ancak, kullan ım amaçlar ı açısından bak ıldığında buna gerek olmad ığı görülecektir. ISM ve SRD uygulamalar ında amaç “Komuta ve Kontrol” dür. Amaç   bir yerdeki bilgi kütlesini bir başka yere aktarmak değildir. Bilginin iletilmesi “Komuta ve Kontrol” yaklaşımı içerisinde sadece araçt ır, amaç değildir. Bu açıdan  bak ıldığında, değil megabit/saniye seviyelerinde veri aktar ımı, kilobit/saniye seviyesindeki h ızlar bile fazlasıyla yeterli olmakta, ihtiyaçlar ı fazlasıyla kar şılamaktadır. Zaten önemli olan, üretilen çözümlerin, maliyet etkin olarak ihtiyac ı kar şılamasıdır. Buradaki “maliyet” ifadesini sadece para aç ısından anlamamak  gerekir, kullanılan frekans, harcanan bant genişliği, tüketilen enerji, üretilen istenmeyen frekanslar da maliyetin bir parças ıdır. Yukar ıda bahsedilen ISM/SRD uygulamalar ından, günlük hayat ımızda kullanılan birkaç örneği üzerinde durularak mevzunun daha iyi anla şılması sağlanmaya çalışılacaktır.

1.1. Kablosuz Ev Güvenlik Sistemleri Genel olarak güvenlik sistemlerinin mimarisi ayn ıdır ve iki ana unsurdan oluşurlar; •

Merkezi Kontrol Birimi (Santral)

•

Çevresel Donan ımlar (Algılayıcılar, Sirenler, Telefon Arayıcılar ı vb.)

Merkezi kontrol birimi, çevresel donan ımlar ile haberleşerek durumlar ını öğrenir ve aldığı bilgiler doğrultusunda sistemi işletir, bilgileri kullanıcı ara yüzünde görüntüler, gerekirse alarm durumuna geçerek çeşitli ikazlar üretir, özet olarak komuta-kontrol

3 faaliyetlerini icra eder. Bu noktada kablolu ve kablosuz sistemleri birbirinden ay ıran en temel fark, merkezi ünite ile çevresel donan ımlar arasındaki haberleşmenin sağlandığı iletim ortamıdır. Bu fark doğrultusunda sistemler, kablolu ve kablosuz olarak sınıflandır ılırlar. Komuta-Kontrol faaliyetleri çerçevesinde, merkezi kontrol biriminin çevresel donanımlardan öncelikle durum bilgilerini almas ı gerekmektedir. Bu bilgiler, donanımın cinsine göre farkl ılıklar arz edecektir, ancak temel olarak “Var” veya “Yok” şeklinde, yani “1” veya “0” anlam ında olacaklard ır. Kullanılan donanım hareket algılayıcısı ise ürettiği bilgi “Hareket Var = (1)” veya “Hareket Yok = (0)” olacaktır. Eğer donanım kapı kontağı ise ürettiği bilgi “Kapı Açık= (1)” veya “Kap ı Kapalı = (0)” olacaktır. Diğer algılayıcılar içinde durum bundan çok farkl ı değildir. Merkezi kontrol birimi bu bilgileri değerlendirecek, gerekirse ikaz sistemlerini devreye sokacakt ır, “Alarm Var = (1)” veya Alarm Yok = (0)”. Bu bilgiler, merkezi kontrol biriminin ihtiyaç duyduğu durum bilgileridir ve kablosuz olarak aktar ılacak  veri içerisinde yer almalar ı gerekmektedir. Bunun yan ında böyle bir sistemin çalışabilmesi için, sistemi oluşturan cihazlar ın mantıksal olarak adreslenmesi gerekmektedir. Merkezi kontrol birimi ile çevresel donanımlar ı arasında bir KomutaKontrol Çevrimi oluşturulmalı, haberleşme için bir protokol geliştirilmelidir. İşte bu   protokol çerçevesinde oluşturulacak veri paketlerinin içerisinde, sistemi meydana getiren unsurlar ın adreslerinin, ürettikleri bilgilerin veya komutlar ın ve hata/güvenlik  tedbirleri için ilave bilgilerin yer almas ı gerekmektedir. Yukar ıda anlatıldığı üzere, sistem içerisinde oluşturulan bilgiler genellikle “1” veya “0” dan yani birkaç bit’ ten ibaret olduğundan, oluşturulacak veri paketlerinin boyutlar ı birkaç on byte’

ı

geçmeyeceği aşikardır. Dolayısıyla kilobit/saniye mertebelerindeki veri iletim h ızlar ı,  bu tip sistemler için fazlas ıyla yeterli olacaktır.

1.2. Uzaktan Ölçüm (Telemetry) Sistemleri Uzaktan ölçüm sistemlerindeki genel amaç ayn ıdır. Bu sistemler, çeşitli ölçüm noktalar ındaki değerlerin yerinde ölçülüp, elde edilen bilgilerin başka bir noktaya iletilmesi amacıyla geliştirilmişlerdir ve çok geniş bir kulanım yelpazesine sahiptirler. Sanayi, meteoroloji, uzay araştırmalar ı, araba yar ışlar ı, su altı araştırmalar ı, tı  p vb. sayılamayacak kadar çok miktarda kullan ım alanlar ı vardır. Burada asıl olan, yap ılan ölçümümün neticesinde elde edilen verinin, bir yerden

4  başka bir yere aktar ılmasıdır. Ölçme işleminin kendisi farklı bir mevzudur. Konuyu örnekler üzerinde aç ıklamaya çal ışmakta fayda vard ır. Örnek olarak, bir sanayi işletmesindeki sahaya ait baz ı ölçümlerin bir  merkezde toplanmas ı düşünülebilir. Yapılacak ölçümler, s ıcaklık, nem, bas ınç, gerilim, sayaç bilgileri vb. birçok  şey olabilir. Sıcaklık ölçümü yapıldığını farz edelim. Doğal olarak ölçüm belirli bir aral ıkta yapılacakt ır ve ölçüm neticesi say ısal olarak ifade edilecektir. Yap ılan ölçümün 0 -1000 °C aral ığında yapıldığını kabul edelim. Eğer ölçüm 1 birim hassasiyetiyle ifade edilecek ise 1000 durum olu şacak  demektedir. Bu kadar durum, ikilik say ı düzeninde 210 (1024) ile ifade edilebilir, yani oluşacak bilgi 10 bit olacakt ır. Ölçüm hassasiyetinin 0,5 birim olduğu kabul edilirse 2000 durum oluşacaktır. İkilik sayı sisteminde bu bilgi, 211 (2048) ile yani 11 bit ile ifade edilmektedir. Bir önceki kablosuz ev güvenlik sistemleri örne ğinde de  bahsedildiği gibi, burada da bir protokol oluşturulmalıdır. Netice itibariyle oluşacak  veri paketlerinin boyutu nispeten küçük olacağından, kullanılacak kablosuz veri aktar ım cihazlar ının, yüksek hızlarda veri aktar ımı yapmalar ına gerek olmad ığı görülmektedir. Bir başka örnek uygulama ise gittikçe yayg ınlaşan Kablosuz Taksi Çağr ı Sistemidir ki bu uygulamada da durum, di ğer örneklerden farkl ı değildir.

1.3. Amaç Bu çalışmada, yukar ıda bahsedilen uygulamalar ın gerçekleştirilmesinde kullanılan, kablosuz veri aktar ımı yapmak üzere, al ıcı-verici tasar ımı üzerinde durulacaktır. Çalışmanın başlangıçındaki amaç, kablosuz veri aktar ımı yapabilen bir  alıcı-verici tasar ımı ve örnek bir uygulaman ın gerçekleştirilmesi olmasına rağmen, ilerleyen aşamalarda bunun yeterli olmayacağı kanaatine var ılmıştır. Çünkü gerçekleştirilen mikro denetleyici kontrollü alıcı-vericinin, (RF Modül) çalışma şartlar ının (frekans, veri iletim hızı, vb..) değiştirilmesi için, mikro denetleyicinin yazılımına müdahale edilmesi ve tekrar yüklenmesi gerekmekteydi. Bu sorunu aşmak için, bir ara yüz geliştirilerek, yazılıma müdahaleye gerek kalmaks ızın, çalışma

şartlar ının

kullanıcı

taraf ından

değiştirilebilir

olması

sağlanmaya

çalışılmıştır. Netice itibariyle, alıcı-verici tasar ımı ve uygulamas ı olarak başlanan çalışma, “Kablosuz Veri İletimi İçin Alıcı-Verici Geliştirme Kartı Tasar ımı ve Örnek  Bir Uygulama” ya dönüşmüştür.

5

2. TASARIM 2.1. Tasarımda Kullanılan Elemanlar 2.1.1. CC1000 CC1000, çok düşük çalışma gerilimi ve gücü gerektiren kablosuz veri iletimi uygulamalar ı için tasarlanmış, gerçek manada tek parça olan, bir UHF al ıcı-verici (transceiver) yongas ıdır (chip). Söz konusu yonga, aslen ISM (Industrial, Scientific and Medical/ Endüstriyel, Bilimsel ve T ı  bbi) ve SRD (Short Range Device/ K ısa Menzilli Cihaz ) uygulamalar ı için ayr ılmış olan 315, 433, 868 ve 915 MHZ frekans  bantlar ı için tasarlanmış olmakla beraber, 300–1000 MHZ aral ığında kullanılmak  üzere herhangi bir frekansta çal ışmak için kolaylıkla programlanabilmektedir. CC1000’in işletme parametreleri, seri veri yolu (serial bus) üzerinden  programlanabilmekte bu da söz konusu yongay ı son derece esnek ve kullan ımı kolay k ılmaktadır. Temel bir uygulama için, CC1000, birkaç pasif harici devre eleman ı ve  bir mikro denetleyici yeterli olmaktad ır [1].

2.1.1.1. Özellikleri •

Tek parça halinde UHF RF (Radio Frequency) al ıcı-verici

•

Çok düşük ak ım sarfiyatı

•

300–1000 MHZ frekans aral ığı

•

Dahili bit eş zamanlayıcısı (bit synchronizer)

•

Yüksek alma hassasiyeti (2,4 KBaud için -110 dBm)

•

Programlanabilir çık ış gücü (-20 dBm – 10 dBm)

•

Küçük boyut (TSSOP–28 K ılıf)

•

RSSI (Radio Signal Strength Indicator) ç ık ışı

•

Tek noktadan anten bağlantısı (Alıcı ve Verici için ortak)

•

76,8 KBaud’a kadar FSK (Frequency Shift Keying/ Frekans Kayd ırmalı Anahtarlama) modülasyonlu çal ışabilme

•

Frekans atlamalı çalışabilme

•

Az sayıda çevresel eleman

6

2.1.1.2. Bacak Bağlantıları CC1000’ in üstten görünüşü Şekil 2.1 ‘de, bacak bağlantılar ı ise Tablo 2.1’ de verilmiştir [1].

Şekil 2.1 CC1000’ in Üstten Görünüşü

2.1.1.3. Devre Tanımlaması CC1000’e ait basitleştirilmiş blok devre yap ısı Şekil 2.2’ deki gibidir [1]. Blok  gösterimde sadece sinyal bacaklar ı gösterilmiş, besleme bacaklar ına yer  verilmemiştir (Tablo 2.1).

Şekil 2.2 CC1000’ in Blok Devre Şeması

7 Tablo 2.1 CC1000’ in Bacak Tan ımlamalar ı

(A=Analog, D=Dijital)

CC1000, al ıcı olarak koşullandığında klasik bir süper heterodin (super  heterodyne) alıcı gibi davranmaktad ır. Antenden gelen RF sinyalleri (RF_IN) düşük  gürültülü yükselteç (LNA, Low Noise Amplifier/ Düşük Gürültülü Yükselteç) taraf ından yükseltilerek mikser kat ına (MIXER) gönderilmekte, mikserde lokal (yerel) osilatör taraf ından üretilen sinyal ile çarp ılarak ara frekans sinyali (IF, Intermediate Frequency/ Ara Frekans) elde edilmektedir. Mikser kat ının çık ışındaki ara frekans sinyali, ara frekans kat ına (IF Stage) aktar ılmakta, burada yükseltilmekte ve filtre edilmektedir. Elde edilen filtrelenmiş ve yükseltilmiş ara frekans sinyali bir  sonraki kat olan demodülatör (DEMOD) gönderilmekte, burada say ısal olarak  demodülasyona tabi tutulmaktadır. Alınan sinyalin demodülasyonu işlemi ile beraber  eş zamanlama bilgisi de elde edilmekte ve netice itibariyle elde edilen veri ile e ş zamanlama verisi, CC1000’ in DIO (Data Input-Output/ Veri Giriş-Çık ış) ve DCLK  (Data Clock/ Veri Saat) bacaklar ına aktar ılmaktadır (Tablo 2.1, Şekil 2.1) .

8 CC1000, verici olarak koşullandığında zaman ise VCO (Voltage Controlled Oscillator/ Gerilim Kontrollü Osilatör) taraf ından üretilen sinyal doğrudan güç yükseltecine (PA, Power Amplifier) aktar ılmaktadır. Bu arada, VCO taraf ından üretilen sinyalin frekansını belirleyen PLL’ e (Phase Locked Loop/ Faz Kilitlemeli Çevrim) ait /N bölücüsünün değeri, DIO bacağından gelen ve kablosuz olarak  iletilmek istenen veriye (1/0) göre değiştirilmektedir. Bu da VCO taraf ından üretilen sinyalin frekansının, DIO’ dan gelen veriye göre değişmesini sağlamakta, netice itibariyle güç yükseltecine, DIO bacağındaki veriye göre FSK modülasyonuna tabi tutulmuş olan bir RF sinyali (RF_OUT) iletilmektedir. CC1000

yongas ı,

  biçimlendirilmektedir.

programlanabilir

Belirlenen

de ğerlerin

yazmaçlar ı yazmaçlara

sayesinde

aktar ılması

veya

yazmaçlar ın değerlerinin okunması işlemleri 3 telli seri ara yüz üzerinden, PDATA, PCLK ve PALE bacaklar ı kullanılarak gerçekleştirilmektedir.

2.1.1.4. Temel Uygulama Devresi CC1000 yongas ının çalıştır ılabilmesi için, az miktarda pasif devre eleman ı yeterli olmaktadır. Temel uygulama devresi, besleme elemanlar ı hariç olarak  Şekil 2.3’de görülmektedir. Gerekli devre elemanlar ının listesi Tablo 2.2’de verilmiştir [1].

Şekil 2.3 CC1000’ in Temel Uygulama Devresi

9 Yukar ıdaki devre şemasında görülen C31 ve L32 elemanlar ı alıcı olarak çalışma şartlar ındaki giriş empedans uygunlaştırmasını sağlamaktadır. C41, C42 ve L41 elemanlar ı ise verici olarak çal ışma durumunda 50Ω’ luk çık ış empedans ını sağlamaktadır.

Tablo 2.2 Temel Uygulama Devresine Ait Malzeme Listesi

L101 bobini CC1000’ de dahili olarak bulunan VCO’ nun tek ayr ık  elemanıdır. Bu elemanın, gerçekleştirilecek uygulama devresi üzerindeki yeri, istenmeyen frekanslar ın oluşumunun önlenmesi aç ısından önem arz etmektedir. L101  bobini, söz konusu yonganın L1 ve L2 bacaklar ına olabildiğince yak ın ve simetrik  olarak yerleştirilmelidir. Ayr ıca yukar ıdaki tipik uygulama devresi üzerinde gösterilmeyen ancak uygulamada bulunacak olan beslemeye ait dekuplaj kondansatörlerinin ve filtrelerinin kullan ılması, istenen verimin elde edilmesi açısından çok önemlidir. Geliştirilecek uygulamalarda CC1000 yongas ının üreticisi olan Chipcon firmas ının bu konudaki tavsiyelerinin ve örneklerinin göz önünde  bulundurulması uygun olacakt ır.

2.1.1.5. Biçimlendirmeye (Konfigürasyona) Genel Bak ış CC1000

yongas ı, programlanabilir yazmaçlar ı

sayesinde çok farkl ı

uygulamalar için biçimlendirilebilir. Burada önemli olan, amaçlanan çalışma şekli ve istenilen verim doğrultusunda, yazmaçlar ın alması gereken değerlerinin doğru bir  şekilde belirlenebilmesidir. Bu konuda kullan ıcılara kolaylık sağlayacak ve yol gösterecek olan bir yazılım (SmartRF ® Studio) [2], üretici firma olan Chipcon taraf ından sağlanmaktadır. Söz konusu yaz ılıma ait ara yüz Şekil 2.4’ de görüldüğü gibidir.

10

Şekil 2.4 SmartRF ® Studio Yaz ılımının Kullanıcı Ara Yüzü

2.1.1.6. 3 Telli Biçimlendirme Ara Yüzü CC1000 yongas ı, 3 telli seri ara yüz (PDATA, PCLK, PALE) kullan ılarak   biçimlendirilmektedir. Bu ara yüz kullan ılarak, her birisi 8 bit olan 28 adet yazmaca ulaşılabilmekte, söz konusu yazmaçlar üzerinde okuma veya yazma i şlemleri yapılabilmektedir. Her bir yazmaç 7 bitlik bir adrese sahiptir. Ayr ıca yapılacak  işlemin okuma mı yoksa yazma mı olduğunu belirleyen bir adet R/W (Read/Write, Okuma/Yazma) biti tanımlanmıştır. Yazmaçlar ın yazılması işleminde kullanılacak  olan veri çerçevesi 16 bitten [15;0] oluşmaktadır [1][5]. Bu çerçevenin en yüksek  değerli 7 biti [15;9] adres bilgisini, sonraki 1 adet bit [8;8] i şlemin cinsini (Yazma için ‘1’) ve son 8 bit [7;0] ise ilgili yazmaca gönderilecek olan de ğeri içermektedir. Çerçevenin başında yer alan 7 bitlik adresin [15;9] en a ğırlıklı biti, [15;15] seri yol üzerinden ilk olarak gönderilecek olan bittir. CC1000’ in tam olarak   biçimlendirilmesi için 22 adet yazmacının yazılması gerekmektedir. Her bir yazma işleminin 16 bitlik veri çerçeveleri ile yap ıldığı dikkate alınarak, CC1000’ in tam olarak biçimlendirilmesi için gereken süre, PCLK’ a ba ğlı olarak hesaplanabilir.

11 PCLK hızı 10 MHZ olarak kabul edildiğinde bu sürenin 46 µS’ den az oldu ğu görülecektir. Ayr ıca CC1000 bir defa tam olarak biçimlendirildikten sonra (22 adet yazmaç yaz ılarak), 2 veya 3 yazmac ının üzerinde yapılan işlemler ile kontrol edilebilmektedir. Bu da, tam biçimlendirmeden sonraki i şlemlerin 2µS’ den k ısa bir  sürede yapılabileceği anlamına gelmektedir. Yazma işlemine ait zamanlama çizimi Şekil 2.5’ de, okuma işlemine ait zamanlama çizimi ise Şekil 2.6’ da görülmektedir  [1]. Seri ara yüze ait zamanlama özellikleri ise Tablo 2.3’ de verilmi ştir [1].

Şekil 2.5 Yazma İşlemi İçin Zamanlama Diyagram ı

Şekil 2.6 Okuma İşlemi İçin Zamanlama Diyagram ı

12 Tablo 2.3 Seri Ara Yüzün Zamanlama Çizelgesi

2.1.1.7. Mikro Denetleyici Ara Yüzü CC1000’in

programlanabilmesi

için

mikro

denetleyiciye

ihtiyaç

duyulmaktadır. Bu amaçla kullan ılacak olan mikro denetleyicinin, CC1000’in PDATA, PCLK, PALE bacaklar ına bağlanmak üzere asgari olarak 3 adet say ısal çık ışı bulunmal ıdır. Ayr ıca CC1000’ in farkl ı amaçlar için programlanabilen bir adet sayısal çık ışı (CHP_OUT) ile, alınan RF sinyal seviyesini gösteren bir adet analog çık ışı daha vardır. CC1000’ e ait bu bacaklar ın kullanımı isteğe bağlı olmakla birlikte uygulama geliştirme açısından son derece faydal ı bilgiler sağladıklar ından kullanılmalar ı uygun olacakt ır. Bu şartlar altında kullanılacak olan mikro denetleyicinin, yukar ıda bahsedilen 3 adet ç ık ışına ilaveten 1 adet say ısal çık ışa ayr ıca 1 adette ADC (Analog-Digital Converter/ Analog-Say ısal Dönüştürücü ) girişine sahip olmas ı gerekmektedir. Bunlara ilave olarak, kablosuz olarak iletilecek  veya alınacak olan verinin değerlendirilmesi için de bir mikro denetleyicinin kullanılması gerekmektedir. Kullanılacak bu mikro denetleyicinin, CC1000’in DIO ve DCLK bacaklar ına bağlanmak üzere 2 adet ç ık ışa sahip olması gerekmektedir. Bu şekilde iki adet mikro denetleyici kullanmak yerine, yukar ıda bahsedilen ihtiyaçlar ı kar şılayacak kadar say ısal ve analog bağlantı imkânı sağlayan bir adet mikro

13 denetleyici kullanılabilir. Bu durumda tercih edilecek mikro denetleyici ile CC1000’ in bağlantısı ve bu bağlantıdaki veri ak ış yönleri Şekil 2.7’ de verilmiştir [1][3][5].

Şekil 2.7 CC1000 – Mikro Denetleyici Ara Yüzü

2.1.1.8. Sinyal Ara Yüzü CC1000’ in sinyal ara yüzü, RF sinyalleri kullan ılarak kablosuz olarak  iletilecek/alınacak olan veri için kullan ılan DIO ve DCLK bacaklar ından oluşmaktadır. DIO bacağı iki yönlü veri iletimine imkan sağlamakta, CC1000 al ıcı olarak  şartlandığında, CC1000’ e göre ç ık ış olarak (mikro denetleyiciye veri gönderen), CC1000 verici olarak  şartlandığında ise giriş olarak (mikro denetleyiciden veri alan) vazife yapmaktadır. DCLK bacağı her zaman CC1000’ e göre çık ış yönünde çal ışmakta ve mikro denetleyiciye, al ınan/iletilen veri için eş zamanlama bilgisini sağlamaktadır [1][3]. CC1000 yongas ı 3 farklı şekilde kodlama yaparak kablosuz veri iletimi yapabilmektedir [1]:

•

Senkron NRZ (Non-Return to Zero/ S ıf ıra Dönüşsüz ) Kodlama

•

Senkron Manchester Kodlama

•

Asenkron UART

14

2.1.1.8.1. Senkron NRZ Kodlama CC1000 verici olarak  şartlandığında DIO bacağı, CC1000’ e göre giriş olarak  koşullanmaktadır. Bu bacaktaki veri (1/0), DCLK bacağındaki eş zamanlama   bilgisini oluşturan kare dalganın yükselen kenar ında, CC1000 taraf ından RF sinyalleri ile kablosuz olarak iletilmek üzere al ınır ve herhangi bir kodlama işlemine tabi tutulmadan RF sinyalinin modülasyonunda kullan ılır. Bu şekilde çalışmak üzere şartlanmış olan CC1000 ile 0.6, 1.2, 2.4, 4.8, 9.6, 19.2, 38.4 ve 76.8 KBits/s hızlar ında veri iletimi yapılabilmektedir [1][6]. CC1000 alıcı olarak koşullandığında ise ald ığı RF sinyalinden, NRZ olarak  kodlanmış veri ile eş zamanlama bilgisini elde ederek, her ikisi de CC1000’ e göre çık ış olarak şartlandığında DIO ve DCLK bacaklar ına aktar ır (Şekil 2.8) [1].

Şekil 2.8 Senkron NRZ Kodlama

15

2.1.1.8.2. Senkron Manchester Kodlama Manchester Kodlaman ın temeli lojik seviye geçiş geçi şlerinden oluş oluşmaktadır. Buna göre lojik ‘0’ bilgisi ‘0’dan ‘0’dan ‘1’e geçiş geçiş ile, lojik ‘1’ bilgisi ise ‘1’den ‘0’a geçiş geçi ş ile tanımlanmaktadır (Ş (Şekil 2.9).

Şekil 2.9 Manchester Kodlamada Veri Yap ısı

CC1000 verici olarak  şartlandığında DIO bacağ baca ğı, CC1000’ e göre giriş giri ş olarak  şartlanmakta, bu bacaktaki veri (1/0), DCLK baca ğındaki eş eş zamanlama bilgisini oluş oluşturan kare dalgan ın yükselen kenar ında, CC1000 taraf ından RF sinyalleri ile kablosuz olarak iletilmek üzere al ınmaktadır. Bu veri, VCO taraf ından üretilen RF sinyalinin modülasyonunda kullan ılmadan önce Manchester Kodlama yöntemi ile kodlanmakta daha sonra modülasyon iş i şleminde kullanılmaktadır.

Burada dikkat

edilmesi gereken husus mikro denetleyiciden gelen ve CC1000’ in DIO baca ğına verilen verinin her zaman NRZ yap ısında olduğ olduğudur. Kodlama iş işlemi ise CC1000 içerisinde gerçekleş gerçekle ştirilmekte ve üretilen RF sinyali üzerinde değ de ğişikliğ ikliğe sebep olmaktadır [1][3]. CC1000 alıcı olarak ş olarak  şartlandığında, al ınan RF sinyali demodülasyon iş i şlemine tabi tutulduktan sonra, CC1000 taraf ından Manchester Kodu çözülerek elde edilen veri, NRZ yapısında DIO bacağ baca ğına aktar ılır. Bu arada eş e ş zamanlama bilgisi de üretilerek DCLK bacağ baca ğına aktar ılmaktadır. Bu şekilde çalışma ile 0.3, 0.6, 1.2, 2.4, 4.8, 9.6, 19.2, 38.4 KBits/s h ızlar ında veri iletimi yap ılabilmektedir (Ş (Şekil 2.10).

16

Şekil 2.10 Senkron Manchester Kodlama

2.1.1.8.3. Asenkron UART Kodlama CC1000 yongas ı verici olarak koş koşullandığında, DIO bacağ baca ğı CC1000’ e göre giriş giriş olarak ş olarak  şartlanmakta, bu bacaktaki veri, kodlama ve e ş zamanla iş işlemlerine tabi tutulmadan doğ doğrudan VCO taraf ından üretilen RF sinyalinin modülasyonunda kullanılmaktadır. Bunun kar şılığı olan alıcıda ise, CC1000 taraf ından al ınan RF sinyalinin demodülasyonu neticesinde elde edilen ham veri, herhangi bir e ş zamanlama ve kod çözme iş i şlemine tabi tutulmadan doğ doğrudan DCLK bacağ baca ğına gönderilmektedir. Bu çal ışma şeklinde, eş eş zamanlama ve kod çözme i şlemleri CC1000’ den ham veriyi alan devre taraf ından yapılmalıdır (Ş (Şekil 2.11) [1].

2.1.1.9. Alıcı Hassasiyeti Alıcı hassasiyeti, kullan ılan kodlama şekline, çal ışma frekansına, veri iletim hızına ve FSK modülasyonunda kullan ılan frekans yay ılmasına (Frequency Separation,  f SEP

=

 f 1

−

f 2 )

bağ bağlı olarak değ değişmektedir. Söz konusu değ de ğişkenlere

göre hazırlanmış olan alıcı hassasiyetini gösteren çizelgeler Tablo 2.4 (  f SEP

=

64 KHZ  ) ve Tablo 2.5 (  f SEP

Hata Oranı) için verilmiş verilmiştir.

=

20 KHZ  )’ te  BER = 10

3

−

(Bit Error Rate/ Bir 

17

Şekil 2.11 CC1000’ in Asenkron UART Çal ışması Tablo 2.4  f SEP

=

64 KHZ  için Alıcı Hassasiyeti

Tablo 2.5  f SEP

=

20 KHZ  için Alıcı Hassasiyeti

18

2.1.1.10. Frekans Programlama CC1000’ in frekans sentezleyicisi (Frequency Synthesizer), FREQ2A, FREQ1A, FREQ0A, FREQ2B, FREQ1B ve FREQ0B yazmaçlar ında tutulan  bilgilere göre çal ışmaktadır. Görüldüğ Görüldüğü üzere aynı miktarda iki adet benzer (FREQA ve FREQB) yazmaç mevcuttur. Bu sayede önceden belirlenmi ş (yazmaçlara yüklenmiş yüklenmiş) iki frekans aras ında kolaylıkla ve hızlıca geçiş geçiş yapılabilmektedir. Bu geçiş geçiş MAIN yazmacındaki F_REG biti ile yap ılmaktadır. CC1000’ in çal ışma frekansını belirleyen bilgi (FREQ2X, FREQ1X ve FREQ0X) 3 byte uzunlu ğunda yani 24 bitten oluş olu şmaktadır. Aslında bu bilgi PLL’ e ait olan /N bölücüsünün değ değerinden baş başka bir  şey değ değildir. 24 bit uzunluğ uzunlu ğundaki FREQ değ değeri aş aşağıdaki formül ile hesaplanmaktad hesaplanmaktadır [1][4]:

 f VCO

=

 f  REF 

⋅

FREQ

+

FSEP .TXDATA

+

8192

16384

Buradaki TXDATA, verici olarak çal ışma durumundaki iletilecek olan (DIO) lojik  olarak ‘1’ veya ‘0’ bilgisidir. Al ıcı olarak çalışma durumunda TXDATA her zaman ‘0’ olarak kabul edilecektir. Formülde yer alan  f  REF  değ değeri, kullanılan kristal osilatörün çal ışma frekansının, PLL yazmac ında yer alan REFDIV değ de ğerine   bölünmesiyle elde edilmekte ve PLL döngüsünde yer alan referans frekansı oluş oluşturmaktadır [1][4].

1.0 MHZ  ≤  f  REF 

≤

2.46 MHZ 

 f  REF 

=

 f XOSC   REFDIV 

Formülde yer alan diğ di ğer bir değ değişken olan  f VCO , CC1000’ in al ıcı olarak çalışırken kullandığı lokal osilatör (LO, Local Oscillator) frekans ının değ de ğeri veya verici olarak  çalışırken, yapılan FSK modülasyonun alt frekans (  f 0 ) değ değeridir. FSK  modülasyonunda modülasyonunda kullan ılan üst frekans değ de ğeri (  f 1 ) ise şu şekilde hesaplanmaktad hesaplanmaktad ır:  f 1

=

 f 0

+

 f SEP

19 Yukar ıdaki formülde yer alan  f SEP değişkeni, FSK modülasyonundaki, lojik ‘1’ ve ‘0’ değerleri için üretilen iki ayr ı frekans arasındaki fark miktar ını göstermektedir. Diğer bir ifadeyle FSK modülasyonundaki frekans yay ılmasını (Frequency Separation,  f SEP

=

 f 1

−

f 2 )

ifade etmektedir.  f SEP değeri CC1000’ in FSEP1 ve

FSEP0 yazmaçlar ında tutulan 11 bit uzunluğundaki FSEP değişkeni ile aşağıdaki formüle göre tayin edilmektedir [1]:  f SEP

=

 f  REF  ⋅

FSEP

16384

Yukar ıda bahsedilen frekans programlamaya ilişkin bilgilerle beraber Şekil 2.12’ nin incelenmesinde fayda vard ır.

Şekil 2.12 CC1000’ in FSK Çal ışma Şekli

20 Ayr ıca CC1000’ e ait PLL yazmac ı içerisindeki ALARM_H, ALARM_L ve LOCK yazmacı içerisindeki LOCK_CONTINUOUS bitleri, frekans sentezleyicisinin çalışmasının takip edilmesi aç ısından önemli bilgiler sağlamaktadır.

2.1.1.11. VCO ve PLL Kalibrasyonu CC1000’ in çal ıştır ılabilmesi için, VCO ve PLL modüllerinin, besleme gerilimi, çalışma şartlar ı ve sıcaklığa göre

kalibrasyona tabi tutulmalar ı

gerekmektedir. Kalibrasyon işlemi, VCO’ nun çal ışabileceği frekans aralığını maksimum yapmak ve PLL şarj pompası ak ımının en uygun değerini tespit etmek  üzere CC1000 taraf ından otomatik olarak yap ılmaktadır. İstenilen çalışma şartlar ına ilişkin değerler CC1000’ i yazmaçlar ına aktar ıldıktan sonra CAL yazmac ının CAL_START biti lojik ‘1’ yapılarak kalibrasyon işlemi başlatılmalıdır. Kalibrasyon işleminin tamamlanması için maksimum 34msn süre yeterli olmaktad ır veya CAL_COMPLETE biti takip edilerek de işlemin durumu öğrenilebilir. Kalibrasyon işleminin tamamlanmasını müteakip, CAL_START biti tekrar lojik’0’ durumuna getirilmelidir. Kalibrasyon işlemi sonucunda elde edilen değerler CC1000 taraf ından, işletme esnasında kullanılmak üzere, enerjisi kesilinceye kadar saklanacakt ır. İstenilen çalışma şartlar ı ile yazmaçlara yüklenen değerler uyumlu ise kalibrasyon işlemi başar ıyla tamamlanacakt ır, aksi takdirde kalibrasyon neticesinde hatalar  oluşacaktır. Kalibrasyon işleminin sonuçlar ı, PLL ve LOCK yazmaçlar ının alacağı değerlerden takip edilebilmektedir. Kalibrasyon işlemine ilişkin ak ış diyagramı Şekil 2.13’ de görülmektedir [1] [3][4].

2.1.1.12. RSSI Analog Çık ışı CC1000’ in RSSI/IF bacağı, FRONT_END yazmac ındaki, IF_RSSI bitine göre değişen iki fonksiyona sahiptir. RSSI fonksiyonun aktifleştirilmesi durumunda, yongan ın RSSI bacağından dışar ıya doğru, aldığı RF sinyali ile ters orantılı olacak  şekilde bir ak ım akacaktır.Bu bacağın bir direnç ile sonlandır ılması ile ak ım gerilme dönüşecektir.Direnç üzerinden ölçülecek gerilim seviyesi ile CC1000’ in sinyal alma seviyesi tayin edilebilmektedir [1] [3][4]. (Şekil 2.14)

21

Şekil 2.13 Kalibrasyon İşlemine Ait Ak ış Diyagramı

22

Şekil 2.14 RSSI Ç ık ışı ve (V-dBm) Grafiği

2.1.1.13. Çık ış Gücünün Programlanması CC1000’ in RF çık ış gücü, PA_POW yazmac ı ile kontrol edilebilmektedir. PA_POW yazmacına aktar ılacak değerlere göre değişen çık ış gücüne ilişkin Tablo 2.6’ da verilmiştir. Ayr ıca PA_POW yazmacına H’00’ değerinin yazılarak, çık ış gücü minimum seviyeye indirilebilmektedir [1]. Tablo 2.6 Çık ış Gücü Tablosu

23

2.1.1.14. Anten Uygulamaları CC1000 birçok anten çeşidi ile kullanılabilmektedir. K ısa mesafeli uygulamalar için en yayg ın kullanıma sahip olan anten çeşitleri ise şunlardır: •

Tek kutuplu (Monopole, Whip) antenler 

•

Sarmal (Helical) antenler 

•

Halka/kapalı döngü (Loop) antenler.

Tek kutuplu antenler rezonans antenlerdir. Boylar ı, kullanılan RF sinyalinin dalga boyunun ¼ ‘ ü olacak ( λ  / 4 ) şekilde tasarlanmaktadırlar. Bu tip antenler için çalışma

frekansına

göre

anten

uzunluğu

 L

=

7125 /  f 

formülü

ile

hesaplanabilmektedir. Burada L cm cinsinden anten uzunlu ğu, f ise MHZ cinsinden çalışma frekansına kar şılık gelmektedir. Bu duruma 434MHZ frekans ında çal ışacak   bir antenin boyunun 16.4cm olması gerektiği ortaya çıkmaktadır. Tasarlanmalar ı ve uygulamalar ı son derece kolayd ır, uygun boyuttaki bir parça kablo ile dahi gerçekleştirilebilirler. Rezonans olmayan,

λ  / 4 ’

den daha k ısa olan antenler de

kullanılabilmektedir fakat bu durumda iletişim mesafesi k ısalacaktır (Şekil 2.15) [11].

Şekil 2.15 Tek Kutuplu (Whip) ve K ısa Tek Kutuplu (Short Whip ) Anten

Sarmal antenler, tek kutuplu antenler ile halka antenlerin kar ışımından oluşmaktadır (Şekil 2.16) . Özellikle boyutlar ın ön planda olduğu, küçük ebatl ı

24 uygulamalar için uygun bir anten seçeneğidir. Fakat tek kutuplu antenler ile k ıyaslandığında empedans uygunlaştırması (matching) daha zordur [11].

Şekil 2.16 Sarmal (Helical) Anten ve Halka (Loop) Anten

Halka antenler, özellikle PCB (Printed Circuit Board) üzerine entegre edilmi ş anten uygulamalar ı için oldukça münasip bir seçimdir ( Şekil 2.16). Fakat empedans uygunlaştırması açısından uygulamas ı oldukça zordur [11]. Anten seçiminde dikkat edilecek hususlar ı özetleyecek  şekilde Tablo 2.7 düzenlenmiştir. Tablo 2.7 Anten Özellikleri

Tasarım/Üretim Kolaylığı Boyut

Tek Kutuplu

Sarmal

Halka

İyi

Orta

Kötü

Kötü

İyi

Orta

Kötü

Orta

İyi

İyi

Orta

Kötü

Yak ındaki Nesnelere ve Vücut/El Yak ınlığına Bağışıklığı Performans

25

2.1.1.15. Biçimlendirme Yazmaçları CC1000’ in 28 adet 8’ er bitli yazmac ı bulunmaktadır. Bunlardan 6 tanesi kontrol maksatlı olarak kullanılmakta, geriye kalan 22 tane yazmaç ile CC1000’ in   biçimlendirmesi yap Biçimlendirme yazmaçlar ına yüklenecek olan ılmaktadır. değerlerin hesaplanmas ı konusunda, Chipcon firmas ı taraf ından haz ırlanmış olan SmartRF ® Studio yazılımının kullanılması, kar şılaşılabilecek hatalar ı minimuma indirecektir. CC1000’ e ait tüm yazmaçlar Tablo 2.8’de listelenmi ştir. Yazmaçlar  hakk ında ayr ıntılı tablolar EK-1’ de verilmiştir. Ayr ıca CC1000’ in ilklenmesi (Reset) durumunda tüm yazmaçlar fabrika değerlerine geri dönmektedir. Tablo 2.8 CC1000’ e Ait Yazmaçlar 

26

2.1.2. PIC16F876 2.1.2.1. Çekirdek Mimari Özellikleri PIC16F876 mikro denetleyicisine ilişkin bazı özellikle aşağıya listelenmiştir  [13]. •

8K x 14 word kapasitesinde program haf ızası (FLASH MEMORY)

•

368 x 8 byte veri haf ızası (RAM)

•

256 x 8 byte kal ıcı (non volatile) veri haf ızası (EEPROM)

•

14 adet kesme (interrupt) kaynağı

•

8 seviyeli hardware stack memory

•

Doğrudan / Dolaylı ve Bağıl Adresleme Modlar ı

•

Chip üzerinde kendi RC osilatörü olan Watchdog Timer (WDT)

•

Programlanabilir kod koruma özelliği

•

Güç tüketimini düşüren UYKU modu (SLEEP mode)

•

Farklı osilatör seçenekleri (RC osilatör, kristal, rezonatör)

•

20 MHz maximum çal ışma hızı

•

Düşük güçlü ve yüksek h ızlı CMOS FLASH/ EEPROM teknolojisi

•

2 pin ile devre içi (In Circuit) programlanabilme

•

Yüksek kapasiteli port giriş/çık ış ak ımlar ı – 25 mA sink / source

PIC16F876’nın bacak bağlantılar ı Şekil 2.17’ de verilmiştir [13].

2.1.2.2. Çevre Birim Özellikleri •

3 adet Timer / Counter 

•

Timer0 : 8 bit prescaler 8 bit Timer 

•

Timer1 : 16 bit Timer 

•

Timer2 : 8 bit prescaler ve postscaler Timer 

•

2 adet Capture / Compare / PWM modülü

•

10 bit, 8 kanal ADC

•

SSP, SPI ve I2C seri portlar ı

•

USART (Universal Synchronous Asyncronous Receiver Transmitter)

27

Şekil 2.17 PIC16F876’ n ın Üstten Görünüşü ve Bacak Bağlantılar ı

2.1.3. CD/HCF 4094 B CD/HCF 4094B entegresi, seri girişli paralel çık ışlı, 8 seviyeli, haf ızada   bekletme (storage latch) özelliği olan bir kayd ırmalı kaydedicidir. Seri çık ışı sayesinde arka arkaya (Cascade Connection) ba ğlanarak kullanılabilmektedir. Bazı özellikleri aşağıda verilmiştir [16].

2.1.3.1. Özellikleri •

Üç seviyeli paralel ç ık ışlar (3-state)

•

Saat işaretinin inen ve ç ıkan kenar için ayr ı ayr ı seri çık ışlar 

•

Arka arkaya bağlanabilme (Cascade Connection)

•

5MHZ çalışma hızı (10V besleme gerilimi altında)

•

DIP ve SOP k ılıflar ı

2.1.3.2. Bacak Bağlantıları CD/HCF 4094B’ ye ait bacak bağlantılar ını gösteren tablo (Tablo 2.9) ile k ılıf  yapısını gösteren şekil (Şekil 2.18) aşağıdadır. Ayr ıca zamanlama çizelgesi (Timing Chart) ve doğruluk tablosu (Truth Table) EK-2’ de verilmiştir [16].

28

Şekil 2.18 CD/HCF4094’ ün Üstten Görünü şü ve Bacak Bağlantılar ı

Tablo 2.9 CD/HCF4094’ ün Üstten Bacak Ba ğlantılar ı

29

2.2. Elektronik Devre Tasarımı Tasarlanan uygulama geliştirme kartına ait blok devre şeması Şekil 2.19’ da görülmektedir. Ayr ıca kartın son halini gösteren fotoğraf Şekil 20’ de verilmiştir.

-50

RF Sinyal Seviye Göstergesi

Kaydırmalı Kaydediciler

    m      B      d

-105

Kontrol Veri Hatt ı Haberleşme Veri Hatt ı

RF Modül

CHP_OUT RSSI

   i   r   e    V    i   r   e    S

   )    C    D    A    (

+3V

Besleme Katı

+5V

Mikro Denetleyici

RS232 Hab. Ara Yüzü (Hyper Terminal) Kullanıcı Ara Yüzü (Led + Düğme)

Şekil 2.19 Uygulamaya Ait Blok Devre Şeması

Şekil 2.20 Uygulamaya Geliştirme Kartı

30

2.2.1. Besleme Katı Uygulama geliştirme kartının çalışması için gerekli olan, +3V ve +5V seviyesindeki besleme gerilimlerini sağlamak üzere besleme kat ının tasar ımı yapılmıştır. Ayr ıca, özellikle RF modülün beslemesinde oluşacak ve olumsuz sonuçlar doğurabilecek parazitlerin önüne geçilmesi ve geniş bir besleme gerilimi aralığının elde edilmesi de tasar ım kriterleri arasında yer almıştır. Bu amaçlar  doğrultusunda, hem AC hem de DC güç kaynaklar ını kullanılabilmesi için, besleme devresinde köprü diyot kullan ılmıştır. Köprü diyot kullanman ın getirdiği ikinci bir  avantaj ise DC güç kaynağı kullanılarak sağlanacak beslemede, besleme kutuplar ının (+/-) yönünün fark etmeyişidir. Bu sayede, yanl ış bağlantı sonucu devrelerin zarar  görmesi

de

engellenmiş olmaktadır. Mikro denetleyicinin ve kayd ırmalı

kaydedicilerin ihtiyacı olan +5V gerilimini sağlamak üzere 78L05 gerilim regülatörü kullanılmıştır. RF modülün ihtiyacı olan +3V için ise LM317LZ kullan ılmıştır. Devreye eklenen kondansatörler sayesinde istenmeyen parazitlerin önüne geçilmeye çalışılmıştır. Netice itibariyle, +9V - +30V DC ve 7V – 22V AC gerilimlerini sağlayan her hangi bir harici güç kaynağı kullanılarak, uygulama geliştirme kartının çalıştır ılabilmesi mümkün k ılınmıştır. Devre şeması Şekil 2.21’ de görülmektedir.

Şekil 2.21 Besleme Kat ının Elektronik Devre Şeması

2.2.2. RF Modül Chipcon Firması taraf ından, ürettikleri CC1000 ile yap ılacak uygulamalara ışık  tutması, örnek ve referans teşkil etmesi açısından “SmartRF ® CC1000PP Plug and Play Module” ad ında örnek bir uygulama haz ırlanmıştır [3][4]. Bu uygulamada CC1000’ in temel uygulama devresi kullan ılmış ve ayr ıca bask ı devre tasar ımı

31 üzerinde durulmuştur. RF uygulamalarda s ıklıkla kar şılaşılan ve aşılması bir hayli zahmetli ve zor olan, istenmeyen frekans oluşumlar ının ve etkileşimlerinin en önemli unsurlar ından birisi bask ı devrenin yapısı, devre üzerindeki bak ır yollar ın güzergâh ı,   bir diğeri ise bask ı devre üzerindeki devre elemanlar ının yerleşimi ve dolayısıyla   birbirleriyle olan etkileşimidir. Chipcon Firması taraf ından hazırlanan örnek temel uygulamada bu konular üzerinde durulmuş ve tavsiyeler sunulmuştur. Ayr ıca CC1000’ in temel uygulama devresi incelendi ğinde görüleceği üzere, CC1000’ in çalıştır ılması için gereken çevresel devre eleman ı sayısı bir hayli azdır. Dolayısıyla geliştirilecek uygulamada aşılması gereken sorun modülün devre tasar ımından ziyade, CC1000’ in çal ışma mantığının anlaşılması ve bu doğrultuda mikro denetleyici ile arasındaki iletişimin sağlanarak doğru bir  şekilde şartlanmasıdır. Bu nedenlerden dolay ı, RF modülün gerçekleştirilmesinde Chipcon taraf ından sağlanan örnek tasar ım aynen kullan ılmıştır. Söz konusu örnek uygulama devresi için Chipcon Firması taraf ından hazırlanmış olan bask ı devre (Şekil 2.22) [3][4], çift tarafl ı ve delik içi kaplamalı olduğundan amatör imkanlar ile haz ırlaması mümkün değildir. Bu nedenle söz konusu bask ı devre, profesyonel olarak imalat yapan bir firmaya yaptır ılmıştır.

Şekil 2.22 RF Modüle Ait Bask ı Devre RF modülün gerçekleştirilmesi için gerekli elektronik devre elemanlar ının listesi Tablo 2.10’ da verilmiştir [3][4][6]. Bu elemanlardan baz ılar ı, yurt dışından, üretici firmalar ından numune olarak istenmek suretiyle, bir k ısmı ise Ankara’ da faaliyet gösteren UDEA Firmas ından tedarik edilmiştir (Şekil 2.23).

32 Tablo 2.10 RF Modülün Elektronik Malzeme Listesi

33

Şekil 2.23 RF Modülün Bask ı Devre Kartı ve Bazı Devre Elemanlar ı

Malzemelerin ve bask ı devrelerin temin edilmesini müteakip söz konusu malzemeler bask ı devreler üzerine elle birer birer lehimlenmiştir. Normal şartlar  altında ve profesyonel çal ışmalarda, SMD (Surface Mount Device/ Yüzey Montaj Devre Elemanı) devre elemanlar ın bask ı devre üzerine montaj ı, otomatik dizgi makineleri taraf ından yapılmaktadır [1][3]. RF Modülün son hali Şekil 2.24’ de görüldüğü gibidir.Gerçekleştirilen uygulamaya ait devre şeması Şekil 2.25’de görülmektedir.

Şekil 2.24 RF Modül

34

Şekil 2.25 RF Modülün Elektronik Devre Şeması

35

2.2.3. Kontrol Katı Kontrol katının ana unsuru, Microchip Firmas ının ürünü olan PIC16F876 mikro denetleyicisidir. Kontrol kat ına ait devre şeması Şekil 2.26’ da verilmiştir. Mikro denetleyicinin öncelikli vazifesi CC1000 ile haberleşmek ve gerekli şartlamalar ı yaparak RF modülü çal ışmasını sağlamaktır. Bunun yan ında RS232 seri haberleşme protokolünü kullanarak bilgisayar ile haberleşmekte ve kullan ıcı taraf ından klavye kullan ılarak girilen komutlar doğrultusunda CC1000’ e müdahale etmektedir. Bilgisayarda kullan ılan ara yüz, Microsoft Windows işletim sistemlerinde standart olarak bulunan Hyper Terminal program ıdır. Bu ara yüz sayesinde mikro denetleyici taraf ından oluşturulan menü ağacı kullanıcıya sunulmaktadır. Kullanıcı, menü ağacındaki seçenekler doğrultusunda klavyeden giriş yapabilmekte, bu girdiler de mikro denetleyici taraf ından algılanarak işlenmektedir. Mikro denetleyicinin bir diğer vazifesi ise kullanıcı taraf ından menü ağacındaki ‘RSSI’ seçeneğinin seçilmesi durumunda, RF modülden gelen RSSI analog bilgisini alarak sayısala çevirmek (ADC) ve bu bilgi doğrultusunda, kaydırmalı kaydedicileri kullanılarak led göstergede al ınan RF sinyalin seviyesini göstermektir.

2.2.4. RF Sinyal Seviye Göstergesi RF modül taraf ından alınan sinyallerin seviyesinin izlenebilmesini maksad ıyla  böyle bir çalışma yapılmıştır. Tasarlanan devreye ait şema Şekil 2.27’ de verilmiştir. Sistemin çalışma mantığı şu şekildedir: RF modül taraf ından sağlanan RSSI analog bilgisi, mikro denetleyici taraf ından sayısal veriye dönüştürülmektedir. Elde edilen bu say ısal veri işlenerek  önceden belirlenmiş olan 10 seviyesinden birisine kar şılık getirilmekte ve tespit edilen bu değer 3 hat üzerinden (DATA, CLOCK, STROBE) kayd ırmalı kaydedicilere ve led göstergeye aktar ılmaktadır.

2.2.5. Bask ı Devre Devre tasar ımının son aşaması olan bask ı devre Şekil 2.28’ de verilmiştir. Bask ı devre programı ile hazırlanan çizim amatör yöntemler kullan ılarak bak ırlı karta (epoxy) aktar ılmıştır. Tasar ımın son haline ait fotoğraf  Şekil 2.29’ da görülmektedir.

36

Şekil 2.26 Kontrol Kat ının Elektronik Devre Şeması

37

Şekil 2.27 RF Sinyal Seviye Göstergesinin Elektronik Devre Şeması

38

Şekil 2.28 Uygulama Geliştirme Kartının Bask ı Devre Çizimleri

Şekil 2.29 Tasar ımın Son Halinin Fotoğraf ı

39

2.3. Yazılım 2.3.1. Genel Bilgi Mikro denetleyici içinde koşan program assembler dilinde yaz ılmıştır. Microchip firması taraf ından hazırlanmış olan MPLAB IDE (Ver 7.21) [15]  programı kullanılmış, bu program ile beraber gelen editör, derleyici ve simülasyon imkanlar ından istifade edilmiştir. Program yazılırken, mümkün olduğu kadar  modüler bir yapı oluşturulmaya çalışılmıştır. Bu amaçla önce temel modüller  oluşturulmuştur. Bilgisayar ile haberleşmeyi sağlayan modül (GONDER_PC, AL_PC), CC1000 ile haberleşen modül (GONDER_CC1000, AL_CC1000) ve kablosuz olarak iletilecek veriyi işleyen modül (GONDER_RF, AL_RF) bunlardan sadece birkaç tanesidir. Temel modülerin oluşturulmasından sonra, bunlar bir araya getirilerek temel fonksiyonlar oluşturulmuştur. Elde edilen bu fonksiyonlar program içerisinde gerektiği yerlerde çağr ılarak, tekrar tekrar aynı kodlar ı yazılmasının önüne geçilmiştir. Oluşturulan bu fonksiyonlar ın bazılar ı da tekrar bir araya getirilerek  komutlar oluşturulmuştur. “KAPAT_CC1000”, “RESET_CC1000”, “RX_CC1000”, “TX_CC1000”, “KALIBRE_CC1000” bu komutlardan baz ılar ıdır. Ayr ıca takip amaçlı olarak kontrol değişkenleri tanımlanmış, oluşturulmuş olan alt programlar ın (modüller, fonksiyonlar ve komutlar) içerisine de bu değişkenlere ilişkin bayraklar  gömülmüştür. Bu şekilde, çal ıştır ılan bir alt programa ait faaliyetlerin ve ç ıktılar ın takibi kolaylaşmıştır. Bilgisayardaki kullanıcı ara yüzü Hyper Terminal ekran ıdır. Sistemin çalıştır ılabilmesi için öncelikle Hyper Terminal program ının ayarlar ı yapılmalıdır. Söz konusu program aç ıldıktan sonra, haberleşme için kullanacağı seri portun seçilmesi ve Şekil 2.30’ da görülen ayarlar ın yapılması gerekmektedir. Ayarlar  yapıladıktan sonra F9 tuşu ile bağlantı kurulmalıdır.Bu aşamadan sonra uygulama geliştirme kartı çalıştır ıldığında menü ekran ı görülecektir. Yazılan programın anlatımına menü ağacı esas alınarak devam edilecek, menülerde yer alan seçeneklerden ve fonksiyonlar ından bahsedilecektir. Gereken yerlerde programa ilişkin ak ış diyagramlar ı verilecektir.

40

Şekil 2.30 Hyper Terminal Ayarlar ı

Program, çalışmaya başlayınca ilk olarak mikro denetleyicinin şartlamalar ını ve açılış testlerini yapmaktadır. Açılış testlerinden sonra RS232 seri haberleşme  protokolünü kullanarak, bilgisayarda çalışan Hyper Terminal ekran ına ana menüyü (Şekil 2.31) göndermektedir. Bu aşamadan itibaren program ın çalışma seyri kullan ıcı taraf ından tespit edilmektedir. Kullanıcıya, seçenekler ve bu seçeneklere ili şkin klavyede bas ılacak  tuş bilgileri verilmektedir. Klavyeden bas ılan tuşlara bağlı olarak menü içerisinde gezilebilmekte ve seçeneklerde sunulan komutlar çal ıştır ılabilmektedir. Menü içerisinde gezerken bir üst seviyeye ç ıkmak için ESC tuşuna, klavyeden yap ılan girdilerin kabul edilmesi için de ENTER tuşuna basılması gerekmektedir. Menü içerisinde tanımlı olmayan bir tuşa basılması durumunda, kullan ıcı sesli olarak  uyar ılmaktadır. Özellikle menülerin oluşturulması için assembler dilinde çok  miktarda kod yazmak gerekmektedir. Bu nedenle yaz ılan kod 7000 sat ır ı aşmış, kullanılan mikro denetleyicinin 8K olan bellek kapasitesinin takriben %85’i kullanılmıştır [13].

41

2.3.1.1. Ana Menü Açılıştaki ilk olarak ekrana gelen menü Şekil 32’ de görüldüğü gibidir. Bu menüde klavyeden girilebilecek tuşlar 1, 2 ve 3’tür. Bunlar d ışındaki girdiler için   program hata uyar ısı verecektir. Ana menüye ait ak ış diyagramı Şekil 2.31’ de verilmiştir.

BAŞLA

Başlangıç Koşullamalar ı ve Açılış Testlerini

Ana Menüyü RS232 ile Hyper  Terminal Ekranına Gönder 

Seri Port’tan Veri Geldi mi? E “UYGULAMA” Menüsüne Git

E

Veri “1” mi? H

“GELİSTİRME” Menüsüne Git

E Veri “2” mi? H

“PROJE HAKKINDA” Menüsüne Git

E

Veri “3” mü? H Hatalı Tuşa Basıldı! Sesle Uyar 

Şekil 2.31 Ana Menüye Ait Ak ış Diyagramı

H

42

2.3.1.2. “UYGULAMA” Menüsü Bu çalışmanın konusu olan uygulama geliştirme kartının çalışırlığını göstermek  maksad ıyla geliştirilmiş örnek bir uygulamayı içermektedir. Bu menü seçildiğinde ve uygulama başlatıldığında, mikro denetleyici EEPROM’ unda kay ıtlı olan verileri kullanarak RF modülü biçimlendirmeye çal ışacakt ır. Eğer EEPROM’ daki veriler  doğru değilse, hata mesajlar ı ile kar şılaşılacak ve uygulama başlatılamayacaktır. Bu nedenle önce “GELİSTİRME” menüsü kullan ılarak gerekli ön haz ırlık yapılmalıdır  (Şekil 2.32).

Şekil 2.32 Ana Menü ve Uygulama Alt Menüsü

2.3.1.3. “GELİŞTİRME” Menüsü Bu menünün alt ında, RF modülün biçimlendirilmesine ilişkin komutlar ın yer  aldığı alt menüler bulunmaktad ır. Bu alt menüler sayesinde kullan ıcı, CC1000’ i, dolayısıyla RF modülü istediği gibi biçimlendirebilmektedir. Menü ağacı Şekil 2.33’ de verilmiştir.

2.3.1.4. “PROJE HAKKINDA” Menüsü Bu menünün alt ında, çal ışma hakk ında özet bilgi yer almaktad ır.

43 Uygulama geliştirme kartının kullanılabilmesi için takip edilmesi gereken s ıra açısından,

“UYGULAMA”

menüsüne

ait

alt

menülere

geçmeden

önce

“GELİŞTİRME” menüsünün alt menüleri üzerinde durulacakt ır.

2.3.2. “GELİŞTİRME” Alt Menüleri Geliştirme menüsüne ait alt menülerin ekran görüntüsü Şekil 2.33’ de verilmiştir. Bu menüde klavyeden girilebilecek tuşlar A, B, C, D,E, F, G, H, I, J, K, L, M ve ESC’ dir. Seçeneklerin içeriği sırasıyla aşağıda izah edilmiştir. Programın bu k ısmına ait ak ış diyagramı Şekil 2.34’ de görülmektedir.

Şekil 2.33 “GELİŞTİRME” Alt Menüsü

2.3.2.1. “CC1000’ İ OKU” Komutu Bu komut ile CC1000’ in yazmaçlar ı mikro denetleyici taraf ından okunarak,  program içinde tanımlanmış olan değişkenlere aktar ılmaktadır. Bu komut vazifesini yaptıktan sonra geliştirme alt menüleri ekranına geri dönülmektedir.

45

2.3.2.2. “CC1000’ E YAZ” Komutu Bu komut ile mikro denetleyicinin program ında

tanımlanmış olan

değişkenlerdeki (Programdaki CC1000 Değişkenleri) veriler, CC1000’ in ilgili yazmaçlar ına yazılmakta, dolayısıyla CC1000’ in tüm yazmaçlar ı güncellenmiş olmaktadır. Bu komut vazifesini yapt ıktan sonra geliştirme alt menüleri ekranına geri dönülmektedir.

2.3.2.3. “EEPROM’ U OKU” Komutu Bu komut sayesinde, mikro denetleyicinin EEPROM’ unda saklanan de ğerler  okunarak, programdaki CC1000 değişkenlerine aktar ılmaktadır. Dolayısıyla mikro denetleyici içerisindeki değişkenler güncellenmektedir. Bu komut vazifesini yaptıktan sonra geliştirme alt menüleri ekranına geri dönülmektedir.

2.3.2.4. “EEPROM’ A YAZ” Komutu Bu komut ile programdaki CC1000 de ğişkenlerinde tutulan veriler, mikro denetleyicinin EEPROM’ una kaydedilir. Bu şekilde, yapılmış bir biçimlendirmenin saklanması mümkün olmaktadır. Ayr ıca UYGULAMA menüsünde kullan ılan   biçimlendirmeye ilişkin veriler burada kaydedilen verilerdir. Bu komut vazifesini yaptıktan sonra geliştirme alt menüleri ekranına geri dönülmektedir.

2.3.2.5. “YAZMAÇLARI GÖSTER” Komutu Bu komut çal ıştır ıldığında, programdaki CC1000 değişkenlerinde tutulan veriler ekranda listelenecektir. Ekran görüntüsü Şekil 2.35’ de görülmektedir. Bu menüden ESC ile ç ık ılmaktadır.

2.3.2.6. “YAZMAÇLARI YAZ” Seçeneği Bu seçenek, alt menülere sahiptir (Şekil 2.36). Bu alt menüler sayesinde, CC1000 ait olan herhangi bir yazmaç do ğrudan güncellenebilmektedir. CC1000 al ıcı veya verici olarak şartlanırken, “CURRENT” ve “PLL” yazmaçlar ının güncellemesi gerekmektedir. Şekil 2.36’ da görülen CURRENT_RX, CURRENT_TX, PLL_RX, PLL_TX değişkenleri bu amaçla kullan ılmaktadır. Çalışma modu (alıcı veya verici) seçildiğinde, yukar ıda bahsedilen ilgili değişkenlerin değerleri, CC1000 içerisindeki “CURRENT” ve “PLL” yazmaçlar ına aktar ılmaktadır (Şekil 2.37). Ayr ıca “5ÖZEL” alt menüsü sayesinde CC1000’ e ait yazmaçlar, adresi ve de ğeri girilmek 

46 suretiyle birer birer güncellenebilmektedir (Şekil 2.36). Burada dikkat edilmesi gereken husus, yap ılan güncellemelerin doğrudan CC1000 üzerinde yap ıldığıdır. “F” menüsü altındaki veri girdileri “ENTER” tuşu ile kaydedilmektedir.

Şekil 2.35 “YAZMALARI GÖSTER” Komutunun Sonuç Ekran ı

Şekil 2.36 “YAZMAÇLARI YAZ” ve “ÖZEL” Alt Menüleri

47

Şekil 2.37 “CURRENT” ve “PLL” Yazmaçlar ının Güncellenmesi

2.3.2.7. “İLKLE” Komutu Bu komut, CC1000’ i ilklemektedir (Reset). CC1000’ in ilklenmesi tüm yazmaçlar ının fabrika değerlerine dönmesine sebep olmaktad ır. Bu komut vazifesini yaptıktan sonra geliştirme alt menüleri ekranına geri dönülmektedir.

2.3.2.8. “KAPAT” Komutu Bu komutun çal ıştır ılması neticesinde, CC1000 içerisindeki modüllerin (ç ık ış yükselticisi-PA, frekans sentezleyicisi-PLL, osilatör-VCO vs.) enerjileri kesilmek  suretiyle çalışmalar ı durdurulacaktır. Bu durumda CC1000’ in ak ım sarfiyatı minimum seviyeye inecektir. Bu komut vazifesini yapt ıktan sonra geliştirme alt menüleri ekranına geri dönülmektedir.

2.3.2.9. “KALİBRASYON” Komutu Bu komut çal ıştır ıldığında, mikro denetleyici CC1000’ i önce al ıcı olarak  şartlar kalibrasyonunu yapar, sonra da verici olarak  şartlayarak tekrar kalibrasyona tabi tutar. İşlemin başar ılı olması durumunda, kart üzerinde RF modülün hemen yanında bulunan mavi led yanacakt ır. Led yanmaz ise işlem başar ısız olmuş

48 demektir. Kalibrasyon işleminin neticesi, programda tan ımlanmış olan “KONTROL” değişkeninden de takip edilebilmektedir. Kalibrasyon komutundan sonra, “EYAZMAÇLARI GÖSTER” komutu çal ıştır ılarak “KONTROL” yazmac ının değeri HEX olarak öğrenilebilir. Bu değişkenin aldığı değer, aşağıda verilen bilgiler  ş ğında anlamlandır ılabilir:

ı ı

B’XXXX / XXX1’: Alma Frekansı İçin VCO Kalibrasyon Hatas ı B’XXXX / XX1X’: Alma Frekansı İçin PLL Kilitlenme Hatası B’XXXX / X1XX’: Gönderme Frekansı İçin VCO Kalibrasyon Hatas ı B’XXXX / 1XXX’: Gönderme Frekansı İçin PLL Kilitlenme Hatası

Örnek 1: “KONTROL: 0A” değerinin manası şöyle anlaşılmalıdır: H’0A’ = B’0000 / 1010’ -

Alma ve gönderme frekanslar ı için PLL kilitlenememiş.

Örnek 2: “KONTROL: 03” değerinin manası şöyle anlaşılmalıdır: H’03’ = B’0000 / 0011’ - Gönderme frekans ı için kalibrasyon işlemi başar ıyla tamamlanmış fakat alma frekansı için VCO Kalibrasyonu ve PLL Kilitlenme hatalar ı oluşmuştur.

2.3.2.10. “RX” Komutu Bu komut ile RF modül al ıcı olarak şartlanmaktadır. Komut çalıştır ıldığında, mikro denetleyici taraf ından, “CURRENT_RX” ve “PLL_RX” değişkenlerinin değerleri CC1000’ in ilgili yazmaçlar ına yazılmaktadır. Bu komut vazifesini yaptıktan sonra geliştirme alt menüleri ekranına geri dönülmektedir.

2.3.2.11. “TX” Komutu Bu

komut

ile

RF

modül

verici

olarak  şartlanmaktadır.

Komut

çalıştır ıldığında, mikro denetleyici taraf ından, “CURRENT_TX” ve “PLL_TX” değişkenlerinin değerleri CC1000’ in ilgili yazmaçlar ına yazılmaktadır. Bu komut vazifesini yaptıktan sonra geliştirme alt menüleri ekranına geri dönülmektedir.

49

2.3.2.12. “TEMEL AYARLAR” Komutu Bu komut, EEPROM’ da kay ıtlı ve kullanıcının müdahale sahas ının dışında  bırak ılmış olan CC1000’ in yazmaçlar ına ait değerleri, programdaki CC1000 değişkenlerine aktarmaktadır. Temel ayarlar şu şekildedir: -

Çalışma frekansı (alma/gönderme) 433,92MHZ

-

Veri iletim hızı 9600 Baud

-

Kodlama şekli Manchester Kodlama

2.3.2.13. “RSSI” Komutu Bu seçenek, al ıcı olarak koşullanmış RF modülün, sinyal alma seviyesini led göstergede takip edebilmek için geliştirilmiştir. Bu menü seçilmeden önce, RF modül çalışır duruma getirilmiş (ilklenmiş ve kalibre edilmiş) ve alıcı olarak  şartlanmış olmalıdır. Seçenek aktifleştirildiğinde, CC1000 taraf ından üretilen analog RSSI   bilgisi, mikro denetleyici taraf ından sayısal bilgiye çevrilmekte ve led göstergeye yansıtılmaktadır. Mikro denetleyici taraf ından yapılan analog-sayısal dönüştürme işlemi her 100msn’de bir tekrarlanmaktadır.

2.3.3. “UYGULAMA” Alt Menüleri UYGULAMA menüsüne ait alt menülerin ekran görüntüsü Şekil 2.38’ de verilmiştir. Bu menüde klavyeden girilebilecek tuşlar A, B, C, D ve ESC’ dir. Seçeneklerin içeriği sırasıyla aşağıda izah edilmiştir. Programın bu k ısmına ait ak ış diyagramı Şekil 2.39’ de verilmiştir.

Şekil 2.38 “UYGULAMA” Alt Menüsü

50 UYGULAMA

“UYGULAMA” Alt Menüsünü Ekrana Gönder 

Seri Port’tan Veri Geldi mi?

H

E “GÖREV” Alt Menüsüne Git

E Veri “A” mı? H

“SUNUCU” Alt Menüsüne Git

E Veri “B” mi? H

“İSTEMCİ” Alt Menüsüne Git

E

Veri “C” mi? H

Uygulamayı Başlatma İşlemleri

E

Veri “D” mi? H

“UYGULAMA” Alt Menüsünden Çık, Ekrana Ana Menüyü Gönder 

E

Veri “ESC” mi? H Hatalı Tuşa Basıldı! Sesle Uyar 

Şekil 2.39 “Uygulama” Alt Menüsüne Ait Ak ış Diyagramı

2.3.3.1. “GÖREV” Seçeneği Bu menüde, geliştirilmiş olan uygulama çerçevesinde, üzerinde çal ışılan uygulama geliştirme kartının görevi tayin edilmektedir. Menü seçildikten sonraki ekran görüntüsü Şekil 2.40’ da verilmiştir. Seçim yapıldıktan sonra klavyeden “S”, “I”, “ESC” ve “ENTER” girişleri yapılabilir. Klavyeden “S” harfinin girilmesi çalışılan kartın vazifesini “SUNUCU”, “I” harfinin girilmesi ise “ İSTEMCİ” olarak    belirleyecektir. Sunucu olarak tercih yapılan kartta uygulama başlatıldığına RF modül verici olarak, istemci tercihinin yap ıldığı kartta ise RF modül al ıcı olarak  çalışacakt ır.

51

Şekil 2.40 “Uygulama” Alt Menüsü Seçenekleri

2.3.3.2. “SUNUCU” Seçeneği Geliştirilen uygulamada sunucu için bir kimlik tan ımlanmıştır. Sunucu, kablosuz olarak gönderdiği veri içerisinde kendi kimliğini de göndermektedir. İstemci de gelen veri içerisindeki bu kimliği kontrol etmekte, kendisinde tan ımlı olan sunucu kimliğiyle uyuşması durumunda veriyi kabul edip görüntülemektedir. Kimlik  olarak kullanılabilecek karakterler 0, 1, 2, … , 9, A, B, C, D, E ve F’ dir. Sunucu olarak tanımlanan kartta, istemci kimliği bir mana taşımamaktadır. Çünkü uygulama çerçevesinde, hangi istemciye veri gönderilmek isteniyorsa önce o istemcinin kimli ği klavyeden girilecek daha sonra iletilecek olan bilginin giri şi yapılacakt ır.

2.3.3.3. “İSTEMCİ” Seçeneği Uygulama çerçevesinde, sunucunun kimli ği gibi istemcilerin de kimlikleri vardır. İstemciler, kablosuz olarak gelen bilgi içerisindeki hedef istemci kimlik   bilgisine bakarlar, eğer kendi kimlikleri ile uyuşuyorsa gelen bilgiyi değerlendirir ve görüntülerler. Ayr ıca istemci olarak tan ımlanan kartlarda, sunucu kimliği de önem arz etmektedir. Çünkü kablosuz olarak gelen bilgi içerisindeki gönderici kimli ği,

52 istemci kartta tanımlanmış olan sunucu kimliğiyle kar şılaştır ılmaktadır. İstemci kimliği olarak kullanılabilecek karakterler 0, 1, 2, … , 9, A, B, C, D, E ve F’ dir.

2.3.3.4. “BAŞLAT” Komutu” Bu komut girildiğinde mikro denetleyici önce RF modülü ilkler. Daha sonra, EEPROM’da kayıtlı olan verileri okuyarak CC1000’ e yükler ve kalibrasyon sürecini  başlatır. Kalibrasyon işlemi başar ılı olarak neticelenirse, GÖREV menüsünde girilmiş olan bilgiye göre, RF modülü al ıcı veya verici olarak koşullanır. Uygulama  başlangıç ekranını (Şekil 2.42) yükleyerek uygulamayı başlatır. Bu sürece ilişkin ak ış diyagramı Şekil 2.41’ de verilmiştir. Eğer kalibrasyon işlemi başar ısız olursa hata mesajı ekranda görüntülenir (Şekil 2.42), uygulama başlatılmaz. Uygulama  başlatıldıktan

sonra

sonland ırmak

için

mikro

denetleyicinin

gerekmektedir.

Şekil 2.42 Uygulama Başlangıç Ekranı

ilklenmesi

53 UYGULAMA BAŞLANGICI

EEPROM’ DAN VERİLERİ OKU, CC1000’ E YAZ

ALICI MODU İÇİN KALİBRASYONU BAŞLAT

Hata var m ı ? H

E

“KALİBRASYON HATASI” MESAJINI EKRANA YAZ

E

“KALİBRASYON HATASI” MESAJINI EKRANA YAZ

VERİCİ MODU İÇİN KALİBRASYONU BAŞLAT

Hata var m ı ? H GÖREVİ TAYİN ET

Sunucu mu ? H GÖREV=İSTEMCİ RF MODÜLÜ ALICI OLARAK KOŞULLA

E

GÖREV=SUNUCU RF MODÜLÜ VERİCİ OLARAK KOŞULLA “AÇILIŞ HATASI YOK” MESAJINI EKRANA YAZ RS232’ DEN VER İ BEKLE

“AÇILIŞ HATASI YOK” MESAJINI EKRANA YAZ RF VERİ GİRİŞİ BEKLE

Şekil 2.41 Uygulama Başlangıcı Ak ış Diyagramı

2.3.4. Uygulamanın Çalışması Geliştirilen uygulamada Sunucu-İstemci (Server-Client) mimarisi esas alınmıştır. Bu nedenle uygulaman ın çalıştır ılabilmesi için en az iki adet uygulama geliştirme kartının kullanılması gerekmektedir. Bu kartlar ayr ı ayr ı bilgisayarlara tak ılarak, bir tanesi “SUNUCU” diğerleri de “İSTEMCİ” olacak  şekilde  biçimlendirilmelidir. Gerekli ayarlamalar yap ıldıktan sonra sunucu olarak çal ıştır ılan kartın bağlı olduğu bilgisayardan, istenilen istemciye kablosuz olarak veri aktar ımı

54 yapılabilmektedir. Burada aktar ılacak veri, klavyeden girilecek olan maksimum 40 karakterdir (Şekil 2.43).

İSTEMCİLER 

.......... 0

2

1

3

F

MESAJ : X + 40 Karakter

0, 1, 2, …..A, B, …., F ( İstemci Adresi) SUNUCU

Şekil 2.43 Sunucu-İstemci Mimarisi

Uygulama çerçevesinde bir protokol oluşturulmuştur. Bu protokole göre veri  paketleri oluşturulmaktadır (Şekil 2.44). Oluşturulan veri paketi, Çerçeve Başı, Paket Başı, Sunucu Adresi, İstemci Adresi, Veri Boyutu, Veri ve Paket Sonu bilgilerinden oluşmaktadır. 19 - 59 Byte

Çerçeve Başı Paket Başı Sunucu Adresi İstemci Adresi Veri Boyutu Veri Paket Sonu (9xH’AA’+H’00’+H’7F’) (H’AB’+H’CD’) (H’XX’) (H’XX’) (H’XX’) (Maksimum 40xH’XX’) (H’CD’+H’AB’)

11 Byte

2 Byte

1 Byte

1 Byte

1 Byte

Şekil 2.44 Veri Paketinin Çerçeve Yap ısı

Maks 40 Byte

2 Byte

55 Sunucu taraftaki bilgisayardan istemci taraftaki bilgisayara veri gönderebilmek  için, sunucu olan bilgisayar ın klavyesinden veri girilmesi ve ENTER tuşuna  basılması gerekmektedir. Klavyeden ilk önce, veri gönderilmek istenen istemcinin kimliği, sonra SPACE karakteri girilmelidir. Bundan sonraki karakterler kar şı tarafa iletilecek olan bilgiyi oluşturacaktır. Bu şekilde maksimum 40 karakter bilgi girilebilmektedir. Daha fazla giriş yapılmaya çalışıldığında sesli olarak hata uyar ısı verilmektedir. Girdisi yapılan verinin kablosuz olarak iletilmesi için ENTER tuşuna  basılması gerekmektedir. ENTER tuşuna ilk basıldığında ekranda “#” görülecektir, ikinci kez ENTER’ a bas ıldığında ise sat ır sonunda “ ” görülecek ve veri paketi oluşturularak RF modül üzerinden aktar ımı yapılacakt ır (Şekil 2.45).

Şekil 2.45 Uygulama Ekran ı

İstemci taraf ındaki RF modül al ıcı olarak çalışmakta ve sürekli olarak veri   beklemektedir. Uygun formattaki veri paketini algıladığında önce ortak veri olan,   paket başı ve paket sonu bilgilerini kontrol edilir. Bu bilgilerin doğru olması durumunda, gelen paketteki sunucu kimli ği bilgisi ile kendisinde kay ıtlı olan sunucu kimliğini kar şılaştır ır. Eğer adresler uyuşuyorsa gelen paketteki istemci kimliğine  bak ılır. İstemci kimliklerinin de uyuşması durumunda gelen veri paketi kabul edilerek işlenir, taşıdığı bilgi Hyper Terminal ekran ında görüntülenir. Uygulaman ın sonlandır ılabilmesi için mikro denetleyicinin ilklenmesi gerekmektedir.

56

3. PERFORMANS TESTİ ve KAR ŞILAŞTIRMA Tasarlanan RF modüller, farkl ı şartlar altında kar şılıklı olarak haberleştirilerek  değişik performans testlerine tabi tutulmuşlardır. Yapılan testlerde, yukar ıda  bahsedilmiş olan uygulama kullan ılmış ve yine yukar ıda verilmiş olan çerçeve yapısındaki 59 Byte (59*8=472 Bit) veri arka arkaya defalarca kablosuz olarak  iletilerek Hyper Terminal ekran ından takip edilmiştir. Ayr ıca, Ankara’da faaliyet göstermekte olan UDEA firmas ına ait benzer ürünler ile ayn ı şartlarda kar şılaştırmalar yapılmıştır.

3.1. Mesafe Testleri Aynı özelliklerde biçimlendirilmiş olan iki adet RF modül kullan ılarak farklı ortamlarda mesafe testleri gerçekleştirilmiştir. Modüller 433.92 MHZ frekans ında, 10mW gücünde çal ışacak  şekilde biçimlendirilmiştir. Modüllerin üzerinde tak ılı olduğu uygulama-geliştirme kartlar ından birisi sunucu, diğeri ise istemci olarak  şartlanmıştır. Yapılan testler ve neticeleri Tablo 2.11’ de görülmektedir. Testler  neticesinde mesafe ile birlikte artan, özelikle yüksek veri iletim h ızlar ında kar şılaşılan bit hatalar ı gözlenmiştir. Testler esnasında tek kutuplu (whip) anten kullanılmıştır. Farklı anten seçenekleri ile, özellikle yagi anten (Yönlü ve kazançl ı bir  anten çeşidi ) gibi kazanc ı 6dB’ ye varan antenler kullan ılarak, iletişim mesafesinin 2-3 kat arttır ılması mümkün olacaktır. Ayr ıca, veri iletim hızı düşürülerek de (2,4 KBaud/s), iletişim mesafesi iyileştirilebilir. Bu şekilde iletişim mesafesinin 1 Km. nin üzerine çıkması mümkün olacaktır.

3.2. Karşılaştırma Ankara’ da faaliyet göstermekte olan UDEA firmas ı taraf ından üretilen UTRC10 serisi RF al ıcı-verici modülleri, tasar ımı gerçekleştirilen RF modül ile benzer  özellikler göstermektedir. UDEA firmas ı taraf ından üretilen söz konusu modüllerin imalatında CC1000 yongas ını kullanılmakta yalnız, modül içerisinde ilave olarak  mikro denetleyici de yer almaktad ır. Bu mikro denetleyici sayesinde, modül çalıştır ıldığında, CC1000’ in ilk şartlamalar ı yapılmakta ve önceden belirlenmiş olan çalışma özellikleri (frekans, veri iletim h ızı, güç vb.) yüklenmektedir. Bu nedenle, UDEA’ya ait modüllerin özellikleri kullanıcı taraf ından değiştirilememektedir. Bu da kullanım esnekliğini k ısıtlamaktadır.

57 UDEA firmasına ait RF modüller, uygulama-geliştirme kartı üzerine yerleştirilerek, tez çerçevesinde gerçekleştirilen uygulama çal ıştır ılmış ve neticeleri gözlenmiştir. Tablo 3.1’ de verilmiş olan testler benzer  şekilde UDEA’ ya ait modüller ile gerçekleştirilmiştir. Ancak UDEA’ nın modülleri üzerinde değişiklik  yapılamadığı için tasarlanan RF modülün çal ışma şartlar ı değiştirilerek UDEA ile aynı yapılmıştır (433,400 MHZ, 9600 Baud/s, 10mW). Testler neticesinde her iki modülünde benzer  şekilde çalıştıklar ı gözlenmiştir. Bu benzerliğin sebebinin, CC1000 yongas ının az sayıda çevresel elemanla çal ışmasından ve tasar ım konusunda Chipcon

firması

taraf ından

haz ırlanan

yardımcı

araçlar ın

kullanımından

kaynaklandığı düşünülmektedir.

Tablo 2.11 Mesafe Testleri Sonuç Tablosu

ORTAM

MESAFE

VER İ HIZI

VER İ MİKTARI

NETİCE

Açık Alan

10m

2400 Baud/s

4720 Bit (10 * 472)

Hata Yok 

Açık Alan

10m

38400 Baud/s

4720 Bit (10 * 472)

Hata Yok 

Açık Alan

100m

2400 Baud/s

4720 Bit (10 * 472)

Hata Yok 

Açık Alan

100m

38400 Baud/s

4720 Bit (10 * 472)

Bina İçi

1 Kat

2400 Baud/s

4720 Bit (10 * 472)

Hata Yok 

Bina İçi

1 Kat

38400 Baud/s

4720 Bit (10 * 472)

Hata Yok 

Bina İçi

2 Kat

2400 Baud/s

4720 Bit (10 * 472)

Hata Yok 

Bina İçi

2 Kat

38400 Baud/s

4720 Bit (10 * 472)

Hata Yok 

Bina İçi

3 Kat

38400 Baud/s

4720 Bit (10 * 472)

 Nadiren 1-2 Bit Hatası

 Nadiren 1-2 Bit Hatası

58

4. SONUÇ Bu çalışmada, kablosuz olarak veri aktar ımı yapabilen bir RF modül ile uygulama-geliştirme alt yapısı sağlayan bir kart tasar ımı yapılmıştır. Bir kullanıcı ara yüzü geliştirilerek, sistemin esnekliği arttır ılmaya çalışılmıştır. Tasarlanan ve gerçekleştirilen RF modül çal ışmaktad ır. Ancak ISM/SRD frekanslar ında çalışmayı düzenleyen kurallara ve standartlara göre test edilememi ştir  [10]. Özellikle ticari bir uygulaman ın söz konusu olmas ı halinde, mezkur kurallar ın ve standartlar ın test edilmesi, neticeye göre tasar ım üzerinde iyileştirmelerin yapılması gerekecektir. Yukar ıda bahsedilen standartlar, RF modüllerin çal ışma şartlar ını düzenlediği gibi, geliştirilen uygulamalar çerçevesinde, sistemlerin çal ışma şekillerini de düzenlemektedir. Ortak ve s ınırlı bir kaynak olan frekanslar ın kullanımı, gerek bant genişliği gerekse süre olarak k ısıtlı tutulmaktadır. Bu açıdan bak ılarak, geliştirilen uygulama çerçevesindeki yay ın yapma sürelerinin düzenlenmesi gerekmektedir. Gerçekleştirilen

ara

yüz

Hyper

Terminal

program ı

kullanılarak 

görüntülenebilmektedir. Söz konusu program ın tüm Windows işletim sistemlerinde standart olması, kullanıcı açısından

kolaylık sağlamakta, özel bir programın

  bilgisayarlara yüklenmesi gerekmektedir. Ancak, ara yüzün sadece metinlerden oluşması, beraberinde kullan ım zorluğu getirmektedir. Görsel bir ara yüz program ı tasarlanarak, kullan ım kolaylığının sağlanması ve alternatif uygulamalar ın gerçekleştirilmesi mümkündür.

59

KAYNAKLAR  [1] Chipcon AS, CC1000 Data Sheet ( Rev. 2.3 ), A ğustos 2005 [2] Chipcon AS, SmartRF ® Studio User Manual 6.0 [3] Chipcon AS, CC1000PP Referance Design 3.1, Mart 2002 [4] Chipcon AS, CC1000PP User Manual ( Rev. 1.22 ), Şubat 2003 [5] Chipcon AS, AN009 CC1000 Microcontroller Interfacing, ( Rev. 3.0 ), Ekim 2005 [6]

Chipcon AS, AN015 RF Modem Referance Design,

( Rev.1.0 ),

Temmuz 2005 [7] Chipcon AS, AN018 CC1000 Debugging Hints and Troubleshooting ( Rev. 1.1 ), May ıs 2003 [8]

Chipcon AS, AN019 Crystal Oscillator Issues ( Rev. 1.0 ), Ocak 2003

[9]

Chipcon AS, AN021 Voltage Level Conversion (Rev. 1.1)

[10] Chipcon AS, AN001 SRD Regulations (Rev. 2.01), Eylül 2003 [11] Chipcon AS, AN003 SRD Antennas (Rev. 1.1), Mart 2001

[12] Chipcon AS, AN004 How to do a Successful Design Using Chipcon RFICs (Rev. 1.0), Ocak 2001 [13] Microchip, PIC 16F87X Data Sheet, 2001 [14] Microchip, PICmicro™ Mid-Range MCU Family Reference Manual, 1997 [15] Microchip, MPASM™ Assembler, MPLINK™ Object Linker, MPLIB™

Object Librarian User’s Guide, 2005 [16] ST Microelectronics, HCF4094B Data Sheet, 2003

60

ÖZGEÇMİŞ Bülent Bora Suyabatmaz, 19 Haziran 1977’de Rize’de do ğdu. İlk öğrenimi, Rize’de başladı, İzmit’te devam etti, Band ırma’da başar ıyla tamamlandı. Orta ve lise öğrenimlerini Bandırma’da tamamladı. 1995 yılında Kocaeli Üniversitesi, Elektronik  ve Haberleşme Mühendisliği Bölümü’ne girdi. Bir y ıl İngilizce hazırlık eğitimiyle  birlikte 2001 y ılında lisan eğitimini başar ıyla tamamladı. 2002 y ılında Gebze Yüksek  Teknoloji Enstitüsü, Elektronik Mühendisliği Bölümü’nde yüksek lisans eğitimine  başladı. 2004 yılında, Türk Silahlı Kuvvetleri Kara Kuvvetleri Komutanl ığı’nda sözleşmeli subay olarak çal ışmaya başladı. Halen sözleşmeli subay olarak ve Mühendis Teğmen sıfatıyla çalışmaya devam etmektedir.

61

EK-1 CC1000’E AİT YAZMAÇ TABLOLARI

62

63

64

65

66

67

68

69