PowWow - PowWow
PowWow (Аппаратное и программное обеспечение с оптимизированным энергопотреблением FrameWork для беспроводных устройств) - беспроводная сенсорная сеть (WSN) пылинка разработано командой Cairn ИРИСА /INRIA. Платформа в настоящее время основана на IEEE 802.15.4 стандарт радиоприемник и на MSP430 микропроцессор. В отличие от других доступных систем пылинок, PowWow предлагает специальные функции для очень высоких энергоэффективность:[1]
- то MAC-уровень основан на схеме асинхронного рандеву, инициированной получателем,
- Оптимизация архитектурного и схемотехнического уровней была выполнена, например, управление энергопотреблением, частота и масштабирование напряжения и FPGA совместная обработка для малой мощности,
- то программный стек очень легкий (5 кбайт) использует событийно-ориентированное программирование и в настоящее время является производным от библиотеки Protothread Contiki.
Аппаратное обеспечение[2]
Аппаратная платформа PowWow состоит из материнская плата включая MSP430 микроконтроллер и других дочерние доски таких как плата радиоприемопередатчика, плата сопроцессора и некоторые датчики и комбайн энергии доски.
Материнская плата обработки
- TI MSP430 маломощный микроконтроллер
- Версия MSP430F1612, тактовая частота 8 МГц
- 55 КБ из флэш-память, 5 КБ встроенной оперативной памяти
- 330 мкА при 1 МГц и 2,2 В в активном режиме, 1,1 мкА в режиме ожидания
- Разъемы P1, P2 для удлинения
- Интерфейсы JTAG, RS232 и I2C
Радио Совет
- Радиочастотный трансивер TI CC2420
- Цифровая прямая последовательность расширенный спектр основная полоса модем
- Однокристальный 2,4 ГГц, совместимый с IEEE 802.15.4
- Расширяющее усиление 9 дБ, скорость передачи данных 250 кбит / с
- Аппаратная поддержка обработки пакетов, буферизация данных, пакетные передачи, шифрование данных, аутентификация данных, оценка чистоты канала, индикация качества связи и информация о синхронизации пакетов
Доска совместной обработки
К материнской плате можно добавить плату совместной обработки на разъемах P1, P2. Эта плата предоставляет динамическое масштабирование напряжения и аппаратное ускорение для повышения энергоэффективности сети.
- Управление режимом питания (PMM)
- Программируемый таймер с низким энергопотреблением для периода пробуждения
- MAX6370, 8 мкА
- Динамическое масштабирование напряжения и частоты (DFVS)
- Программируемые часы
- LTC6930, 490uA
- 8 МГц разделить на 1 до 128
- Программируемый преобразователь постоянного тока в постоянный
- TPS62402 / TPS61030
- Программируемые часы
- Совместная обработка FPGA
- Маломощная ПЛИС Igloo от Actel
- AGL125: 130 нм, 125 кг, внутренняя RAM 32 кбит, флэш-память 1 кбит, PLL для управления тактовой частотой.
- Напряжение питания от 0 до 1,65 В
- Потребляемая мощность: 2,2 мкВт, 16 мкВт, от 1 до 30 мВт в спящем режиме, в режиме стоп-кадра, в режиме работы
- например Декодер Витерби для канального уровня, реализованного на ПЛИС, потребляет 5 мВт
Сети
- Уровень MAC: протокол выборки преамбулы
PowWow использует RICER[3] протокол, предложенный Калифорнийский университет в Беркли для сокращения времени нахождения в режиме радиоприема (RX). Этот протокол состоит из циклических рандеву, инициированных сигнальным маячком от потенциальных приемников. Благодаря этому методу узлы большую часть времени спят, что позволяет экономить энергию.
- Многоступенчатая маршрутизация
- Географическая маршрутизация
PowWow использует простой протокол географической маршрутизации.
- Каждый узел имеет координаты (x, y)
- Следующий узел для передачи скачка выбирается среди соседей как ближайший к пункту назначения
в смысле Евклидово расстояние
- Управление соседним столом
- Сосед - это узел в радиодиапазоне узла.
- Соседи обнаруживаются при включении питания и в определенный период времени
- Режимы передачи
- Транслировать
- Прямая передача к {соседям}, без ACK
- Наводнение
- Рассылка пакета на все сетевые узлы, без ACK
- Прямой переход с / без ACK
- Прямая передача определенным соседям с / без ACK
- Надежный мульти-хоп
- Многоступенчатая передача к определенному узлу в сети
- Каждый переход с ACK
- Использует адрес узла
- Транслировать
Программного обеспечения
Распространение программного обеспечения PowWow предоставляет API, организованный по уровням протокола (PHY, MAC, LINK, NET и APP). Программное обеспечение основано на протонить библиотека Contiki, который обеспечивает последовательный поток управления без сложных конечных автоматов или полной многопоточности.
- Эффективность памяти: 6 Кбайт (уровни протокола) + 5 Кбайт (приложение)
- Беспроводное перепрограммирование (и вскоре реконфигурация)
Инструменты разработки
- В настоящее время на основе Встроенная рабочая среда IAR
- Компиляция с gcc для MSP430 также возможно
- Методология оценки энергии[4]
Доступность
Первая версия PowWow была выпущена в июле 2009 года. PowWow V1 включает в себя материнскую плату, радиоплату и программное обеспечение. Первый прототип платы сопроцессора в настоящее время доступен, но еще не распространен. PowWow V2 находится в стадии разработки.
PowWow поставляется как оборудование с открытым исходным кодом и программное обеспечение с открытым исходным кодом под лицензией GPL.
внешняя ссылка
Источники
- ^ О. Бердер и О. Сентейс. Powwow: Аппаратное / программное обеспечение с оптимизацией мощности для беспроводных устройств. В Proc. семинара по сверхмалопотребляющим сенсорным сетям (WUPS), совместно с Int. Конф. по архитектуре вычислительных систем (ARCS 2010), страницы 229–233, Ганновер, Германия, февраль 2010 г.
- ^ http://powwow.gforge.inria.fr/subpages/Hardware.html
- ^ Лин, Э.-Ю. A., Rabaey, J. M., Wolisz, A.: Энергосберегающие схемы рандеву для плотных беспроводных сенсорных сетей. В Proc. IEEE Int. Конф. on Communications, Париж, Франция, июнь 2004 г.
- ^ М.М. Алам, О. Бердер, Д. Менард, Т. Энгер и О. Сентиис. Гибридная модель для точного анализа энергии узлов WSN. Журнал EURASIP по встроенным системам, 2011.