Alici Verici Tasarimi Tez

8/3/2019 Alici Verici Tasarimi Tez

1/83


2/83

T.C.

GEBZE YKSEK TEKNOLOJ ENSTTS

MHENDSLK VE FEN BLMLER ENSTTS

KABLOSUZ VERLETMN

ALICI-VERC GELTRME KARTI

TASARIMI VE RNEK BR UYGULAMA

Blent Bora SUYABATMAZ

YKSEK LSANS TEZ

ELEKTRONK MHENDSL

ANABLM DALI

TEZ DANIMANI

Yrd.Do. Dr. Ouz KUCUR

GEBZE

2006


3/83

iv

ZET

Hzla gelien teknolojiye paralel olarak ilerleyen ve her geen gn yeni bir

gelimeyle karmza kan radyo haberleme sistemlerinin kullanm, gn getike

yaygnlamaktadr. retim teknolojilerindeki gelimelerin bir neticesi olan retim

maliyetlerin azalmas ile nceleri ancak sanayi iletmelerinde kullanm alan

bulabilen bu sistemler, artk gnlk hayatmzn bir paras haline gelmeye

balamtr. Gelien radyo haberleme sistemlerinin saysal sistemler ile entegre

edilmesi, gelitirilen uygulamalarn kullanlabilirliini ve esnekliini arttrm,

dolaysyla kullanm alanlar daha da genilemitir. Bu ekilde gerekletirilen bir

ok uygulama, evlerimizde, i yerlerimizde ve hatta sokaklarda kullanlmaya

balanmtr. Kablosuz ev gvenlik sistemleri, eitli uzaktan kumanda uygulamalar,

kablosuz taksi arma sistemleri, uzaktan lm sistemleri bu uygulamalarn sadece

birka rneidir.

Bu almada, yukarda bahsedilen gelimelerin bir neticesi olan ve kablosuz

veri iletimi salayan alc-verici sistemleri zerinde durulmutur. Bu sistemlerin

kullanm alanlarna ilikin bilgiler verilmi, rnek bir RF Alc-Verici Modl

tasarm gerekletirilmi ve tasarlanan RF modl ile rnek bir uygulama

gelitirilmitir. Ayrca, gerekletirilen tasarmn, benzer uygulamalar iin altyap

tekil edebilmesi ve bir uygulama-gelitirme platformu olarak kullanlabilmesi

amalanmtr. Bu amala bir kullanc ara yz gelitirilerek, sistemin alma

artlarn belirleyen deikenlere, kullancnn mdahale edebilmesi salanmtr.

Son olarak, ortaya kan rn baz testlere tabi tutulmu ve emsalleri ile

kyaslanmtr.


4/83

v

SUMMARY

With the technical and economical evolutions of the radio telecommunication

systems, these technologies take place in our daily life. By of the digitalization of thetelecommunicaiton techniques, usage area of these technologies are improved. Lots

of applications using these technologies have been 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 transceiver systems. An RF

transceiver module was designed and tested in real conditions. This project wasdeveloped to be used as an Application Development Platform, with a user

management interface which lets users to configure parameters.

Created prototype was tested in real conditions and compared with other

similar applications.


5/83

vi

TEEKKR

Gebze Yksek Teknoloji Enstits nde yksek lisans programna baladm

gnden itibaren, gerek derslerimde gerekse tez almamda, byk bir sabr ve ilgiile bana yardmc olan danman hocam Yrd. Do. Dr. Ouz KUCUR a, bu uzun

srete, desteklerini benden hibir zaman esirgemeyen aileme, yaknlarma, beni

yalnz brakmayan arkadalarm Okan AKTA ve NorthPhone Europe Genel

Mdr Turan YILMAZa, ayrca gsterdikleri ilgi ve yardmlardan dolay Mu. Alb.

Fikret KAIRA, Mu. Alb. Abdullah GRSEL ve Tabur Komutanm Mu. Bnb. Y.

Turan ZSZ e sonsuz sayg ve teekkrlerimi sunarm.


6/83

vii

NDEKLER DZN

Sayfa

ZET iv

SUMMARY vTEEKKR vi

NDEKLER DZN vii

SMGELER ve KISALTMALAR DZN x

EKLLER DZN xi

TABLOLAR DZN xii

1. GR 1

1.1. Kablosuz Ev Gvenlik Sistemleri 21.2. Uzaktan lm (Telemetry) Sistemleri 3

1.3. Ama 4

2. TASARIM 5

2.1. Tasarmda Kullanlan Elemanlar 5

2.1.1. CC1000 5

2.1.1.1. zellikleri 5

2.1.1.2. Bacak Balantlar 6

2.1.1.3. Devre Tanmlamas 6

2.1.1.4. Temel Uygulama Devresi 8

2.1.1.5. Biimlendirmeye (Konfigrasyon) Genel Bak 9

2.1.1.6. 3 Telli Biimlendirme Ara Yz 10

2.1.1.7. Mikro Denetleyici Ara Yz 12

2.1.1.8. Sinyal Ara Yz 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. Alc Hassasiyeti 16

2.1.1.10. Frekans Programlama 18

2.1.1.11. VCO ve PLL Kalibrasyonu 20

2.1.1.12. RSSI Analog k 20

2.1.1.13. k Gcnn Programlanmas 22

2.1.1.14. Anten Uygulamalar 23


7/83

viii

2.1.1.15. Biimlendirme Yazmalar 25

2.1.2. PIC16F876 26

2.1.2.1. ekirdek Mimari zellikleri 26

2.1.2.2. evre Birim zellikleri 26

2.1.3. CD/HC 4094 B 27

2.1.3.1. zellikleri 27

2.1.3.2. Bacak Balantlar 27

2.2. Elektronik Devre Tasarm 29

2.2.1. Besleme Kat 30

2.2.2. RF Modl 30

2.2.3. Kontrol Kat 35

2.2.4. RF Sinyal Seviye Gstergesi 35

2.2.5. Bask Devre 35

2.3. Yazlm 39

2.3.1. Genel Bilgi 39

2.3.1.1. Ana Men 41

2.3.1.2. UYGULAMA Mens 42

2.3.1.3. GELTRME Mens 42

2.3.1.4. PROJE HAKKINDA Mens 42

2.3.2. GELTRME Alt Menleri 43

2.3.2.1. CC1000 OKU Komutu 44

2.3.2.2. CC1000E YAZ Komutu 45

2.3.2.3. EEPROMU OKU Komutu 45

2.3.2.4. EEPROMA YAZ Komutu 45

2.3.2.5. YAZMALARI GSTER Komutu 45

2.3.2.6. YAZMALARI YAZ Komutu 452.3.2.7. LKLE Komutu 47

2.3.2.8. KAPAT Komutu 47

2.3.2.9. KALBRASYON 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


8/83

ix

2.3.3. UYGULAMA Alt Menleri 49

2.3.3.1. GREV Seenei 50

2.3.3.2. SUNUCU Seenei 51

2.3.3.3. STEMC Seenei 51

2.3.3.4. BALAT Komutu 52

2.3.4. Uygulamann almas 53

3. PERFORMANS TEST ve KARILATIRMA 56

3.1. Mesafe Testleri 56

3.2. Karlatrma 56

4. SONULAR VE NERLER 58

KAYNAKLAR 59

ZGEM 60

EKLER

EK-1 CC1000e Ait Yazma Tablolar

EK-2 HC/CD 4094 B ye Ait Doruluk Tablosu


9/83

x

SMGELER ve KISALTMALAR DZN

NGLZCE TRKE

ADC Analog Digital Converter Analog Saysal Dntrc

CPU Central Processing Unit Merkezi lem Birimi

DCLK Data Clock Veri Saati

DIO Data Input Output Veri Giri k

FSK Frequency Shift Keying Frekans KaydrmalAnahtarlama

I2C Inter Ingrated Circuit Bir Seri Yol Standard

IEEE Institute of Electrical and Electronics EngineersElektrik ve Elektronik

Mhendisleri EnstitsIF Intermediate Frequency Ara Frekans

ISM Industrial Scientific and Medical Endstriyel Bilimsel ve Tbbi

KHZ Kilo Hertz

LNA Low Noise Amplifier Dk Grltl Ykselte

LO Local Oscillator Yerel Osilatr

LSB Least Significant Byte / Bit Dk Arlkl Byte/BitMHZ Mega Hertz

MSB Most Significant Byte / Bit Yksek Arlkl Byte/Bit

NRZ Non Return to Zero Sfra Dnsz

PA Power Amplifier G Ykselteci

PCLK Programming Clock Programlama Saati

PDATA Programming Data Programlama Verisi

PLL Phase Locked Loop Faz Kilitlemeli evrimPWM Pulse Width Modulation Darbe Genilik Modlasyonu

R/W Read / Write Okuma / Yazma

RF Radio Frequency Radyo Frekans

RISC Reduced Instruction Set Computer Az Sayda Komut TakmerenCPU

RKE Remote Keyless Entry Uzaktan Anahtarsz Giri

RSSI Received Signal Strength Indicator Alma Sinyal Seviyesi Gstergesi

SCL Serial Clock Line I2C Seri Saat Hatt


10/83

xi

SDA Serial Data Line I2C Seri Veri Hatt

SPI Serial Peripheral Interface Seri evre Birimi Ara Yz

SRD Short Range Device Ksa Menzilli Cihaz

SSP Synchronous Serial Port Senkron Seri Port

UART Universal AsynchronousReceive Transmit

Uluslar Aras AsenkronAlma Gnderme

UHF Ultra High Frequency Ultra Yksek Frekans

USART Universal Syncronous AsyncronousReceiver Tranmitter

Senkron ve Asenkron AlcVerici

VCO Voltage Controlled Oscillator Gerilim Kontroll Osilatr

VPN Virtual Private Network Sanal zel A

WDT Watch Dog Timer Mikro Denetleyicilerde Bulunan

Ve Yongann Salkl alpalmadn Denetleyen YapS Micro Second Saniyenin Milyonda Biri


11/83

xii

EKLLER DZN

ekil Sayfa

2.1. CC1000 in stten Grn 6

2.2. CC1000 in Blok Devre emas 6

2.3. CC1000 in Temel Uygulama Devresi 8

2.4. SmartRF Studio Yazlmnn Kullanc Ara Yz 10

2.5. Yazma lemi in Zamanlama Diyagram 11

2.6. Okuma lemi in Zamanlama Diyagram 11

2.7. CC1000 Mikro Denetleyici Ara Yz 13

2.8. Senkron NRZ Kodlama 14

2.9. Manchester Kodlamada Veri Yaps 15

2.10. Senkron Manchester Kodlama 16

2.11. CC1000 in Asenkron UART almas 17

2.12. CC1000 in FSK alma ekli 19

2.13. Kalibrasyon lemine Ait Ak Diyagram 21

2.14. RSSI k ve Grafii (V-dBm) 22

2.15. Tek Kutuplu (Whip) ve Ksa Tek Kutuplu (Short Whip ) Anten 23

2.16. Sarmal (Helical) Anten ve Halka (Loop) Anten 24

2.17. PIC16F876 nn stten Grn ve Bacak Balantlar 27

2.18. CD/HCF4094 n stten Grn ve Bacak Balantlar 28

2.19. Uygulamaya Ait Blok Devre emas 29

2.20. Uygulamaya Gelitirme Kart 29

2.21. Besleme Katnn Elektronik Devre emas 30

2.22. RF Modle Ait Bask Devre 31

2.23. RF Modln Bask Devre Kart ve Baz Devre Elemanlar 32

2.24. RF Modl 32

2.25. RF Modln Elektronik Devre emas 33

2.26. Kontrol Katnn Elektronik Devre emas 36

2.27. RF Sinyal Seviye Gstergesinin Elektronik Devre emas 37

2.28. Uygulama Gelitirme Kartnn Bask Devre izimleri 38


12/83

xiii

2.29. Tasarmn Son Halinin Fotoraf 38

2.30. Hyper Terminal Ayarlar 40

2.31. Ana Menye Ait Ak Diyagram 41

2.32. Ana Men ve Uygulama Alt Mens 422.33. GELTRME Alt Mens 43

2.34. GELTRME Alt Mensne Ait Ak Diyagram 44

2.35. YAZMALARI GSTER Komutunun Sonu Ekran 46

2.36. YAZMALARI YAZ ve ZEL Alt Menleri 46

2.37. CURRENT ve PLL Yazmalarnn Gncellenmesi 47

2.38. UYGULAMA Alt Mens 49

2.39. UYGULAMA Alt Mensne Ait Ak

Diyagram

502.40. UYGULAMA Alt Mens Seenekleri 51

2.41. Uygulama Balangc Ak Diyagram 52

2.42. Uygulama Balang Ekran 53

2.43. Sunucu-stemci Mimarisi 54

2.44. Veri Paketinin ereve Yaps 54

2.45. Uygulama Ekran 55


13/83

xiv

TABLOLAR DZN

TABLO AIKLAMA SAYFA

2.1. CC1000 in Bacak Tanmlamalar 7

2.2. Temel Uygulama Devresine Ait Malzeme Listesi 8

2.3. Seri Ara Yzn Zamanlama izelgesi 12

2.4. KHZfSEP 64= iin Alc Hassasiyeti Tablosu 17

2.5. KHZfSEP 20= iin Alc Hassasiyeti Tablosu 17

2.6.

k

Gc Tablosu 222.7. Anten zellikleri 24

2.8. CC1000 e Ait Yazmalar 25

2.9. CD/HCF4094 n stten Bacak Balantlar 28

2.10. RF Modln Elektronik Malzeme Listesi 34

2.11. Mesafe Testleri Sonu Tablosu 57


14/83

1

1. GR

Marconi tarafndan 12 Aralk 1901 tarihinde Avrupa ile Amerika ktas

arasnda yaplan ilk okyanus ar radyo haberleme denemesinde gnderilen bilgi

Mors kodunda sadece 3 noktadan oluan s harfi idi. yonosferden yansyarak 3.500

km yol alan elektromanyetik dalgalar ngiltere-Cornwallda bulunan vericiden

Kanada-Newfoundlandde bulunan alcya ulam ve Marconi, 1895 ylnda

talyada yapt ilk denemeye gre ok byk bir baar elde etmiti. Bu baarl

deneme Marconiye 1909 ylnda Nobel Fizik dln de kazandrmt. zellikle

ktalararas haberlemede ve mobil haberlemede byk imkanlar salayan bu

teknoloji lkemize yaklak 13 yl gecikmeyle gelmi ve 1. Dnya Savannbalad gnlerde kullanlmaya balanmtr. Yaklak 88 yl sonra, gazete

sayfalarnda, stanbul Atatrk Havaliman D Hatlar Terminalinde kamunun

kullanmna ak, kablosuz yksek hzl internet ve VPN (Virtual Private Network)

eriim sisteminin kurulduu ve deneme amacyla hizmete verildii haberi yer

almaktadr. Aradan geen 100 ylda, bazen birka yl, bazen de yllar sren

gecikmelerle lkemize gelen yeni radyo teknolojileri, bu defa fazla gecikmeden

gelmi, koltuklar

na oturduklar

nda ilk ii internete balanmak olan Internetkullanclarna havalimannda beklerken yksek hzda internete erime imkann

salamtr.

Balangta, sadece s harfinin kodlanarak iletebilmesi iin byk vericilere

ve anten alanlarna ihtiya duyan radyo teknolojisi bugn, tanabilir ve avu ii

bilgisayarlarna taklan zel kartlarla 54 Mbit/s hznda nternet eriimine imkan

salayan bir duruma gelmitir. 2.4 GHZ bandnda ve IEEE 802.11g protokolnde

alan bu sistemler, niversite yerlekelerinde, havalimanlarnda, al-verimerkezlerinde ve hatta simit saraylarnda kullanlmaya balanmtr.

Kablosuz veri iletiiminde yaanan bu gelimeler, doal olarak sadece internet

eriimini kolaylatrmakla snrl kalmam, bazen farknda bile olmadan

kullandmz bir ok uygulamalarla, gnlk hayatmzn bir paras haline gelmitir.

Bu gelimelerin bir rn de SRD (Short Range Device/ Ksa Menzilli Cihaz)

veya ISM (Industrial, Scientific and Medical/ Endstriyel, Bilimsel ve Tbbi) olarak

tanmlanan frekans bantlarnda alan cihazlardr (RF Modller). Bu cihazlar


15/83

2

kullanlarak gelitirilen bir ok uygulama vardr. Bunlardan birka tanesini yle

sralayabiliriz:

Ev Otomasyonu Sistemleri RKE (Remote Keyless Entry/ Uzaktan Anahtarsz Giri) Kablosuz Alarm ve Gvenlik Sistemleri Uzaktan lm Okuma Sistemleri (Telemetry Systems) Kablosuz Kumanda SistemleriISM/SRD uygulamalarnda kullanlan RF Modllerin veri aktarm kapasiteleri,

yukarda bahsedilen IEEE 802.11 a/b/g standartlarnda alan cihazlar kadar yksek

deildir. Ancak, kullanm amalar asndan bakldnda buna gerek olmad

grlecektir. ISM ve SRD uygulamalarnda ama Komuta ve Kontrol dr. Ama

bir yerdeki bilgi ktlesini bir baka yere aktarmak deildir. Bilginin iletilmesi

Komuta ve Kontrol yaklam ierisinde sadece aratr, ama deildir. Bu adan

bakldnda, deil megabit/saniye seviyelerinde veri aktarm, kilobit/saniye

seviyesindeki hzlar bile fazlasyla yeterli olmakta, ihtiyalar fazlasyla

karlamaktadr. Zaten nemli olan, retilen zmlerin, maliyet etkin olarak ihtiyac

karlamasdr. Buradaki maliyet ifadesini sadece para asndan anlamamak

gerekir, kullanlan frekans, harcanan bant genilii, tketilen enerji, retilen

istenmeyen frekanslar da maliyetin bir parasdr.

Yukarda bahsedilen ISM/SRD uygulamalarndan, gnlk hayatmzda

kullanlan birka rnei zerinde durularak mevzunun daha iyi anlalmas

salanmaya allacaktr.

1.1.Kablosuz Ev Gvenlik SistemleriGenel olarak gvenlik sistemlerinin mimarisi ayndr ve iki ana unsurdan

oluurlar;

Merkezi Kontrol Birimi (Santral) evresel Donanmlar (Alglayclar, Sirenler, Telefon Arayclar vb.)

Merkezi kontrol birimi, evresel donanmlar ile haberleerek durumlarn renir ve

ald bilgiler dorultusunda sistemi iletir, bilgileri kullanc ara yznde grntler,gerekirse alarm durumuna geerek eitli ikazlar retir, zet olarak komuta-kontrol


16/83

3

faaliyetlerini icra eder. Bu noktada kablolu ve kablosuz sistemleri birbirinden ayran

en temel fark, merkezi nite ile evresel donanmlar arasndaki haberlemenin

saland iletim ortamdr. Bu fark dorultusunda sistemler, kablolu ve kablosuz

olarak snflandrlrlar.

Komuta-Kontrol faaliyetleri erevesinde, merkezi kontrol biriminin evresel

donanmlardan ncelikle durum bilgilerini almas gerekmektedir. Bu bilgiler,

donanmn cinsine gre farkllklar arz edecektir, ancak temel olarak Var veya

Yok eklinde, yani 1 veya 0 anlamnda olacaklardr. Kullanlan donanm

hareket alglaycs ise rettii bilgi Hareket Var = (1) veya Hareket Yok = (0)

olacaktr. Eer donanm kap konta ise rettii bilgi Kap Ak= (1) veya Kap

Kapal

= (0) olacakt

r. Dier alg

lay

c

lar iinde durum bundan ok farkl

deildir.Merkezi kontrol birimi bu bilgileri deerlendirecek, gerekirse ikaz sistemlerini

devreye sokacaktr, Alarm Var = (1) veya Alarm Yok = (0). Bu bilgiler, merkezi

kontrol biriminin ihtiya duyduu durum bilgileridir ve kablosuz olarak aktarlacak

veri ierisinde yer almalar gerekmektedir. Bunun yannda byle bir sistemin

alabilmesi iin, sistemi oluturan cihazlarn mantksal olarak adreslenmesi

gerekmektedir. Merkezi kontrol birimi ile evresel donanmlar arasnda bir Komuta-

Kontrol evrimi oluturulmal, haberleme iin bir protokol gelitirilmelidir. te bu

protokol erevesinde oluturulacak veri paketlerinin ierisinde, sistemi meydana

getiren unsurlarn adreslerinin, rettikleri bilgilerin veya komutlarn ve hata/gvenlik

tedbirleri iin ilave bilgilerin yer almas gerekmektedir. Yukarda anlatld zere,

sistem ierisinde oluturulan bilgiler genellikle 1 veya 0 dan yani birka bit ten

ibaret olduundan, oluturulacak veri paketlerinin boyutlar birka on byte

gemeyecei aikardr. Dolaysyla kilobit/saniye mertebelerindeki veri iletim hzlar,

bu tip sistemler iin fazlasyla yeterli olacaktr.

1.2. Uzaktan lm (Telemetry) Sistemleri

Uzaktan lm sistemlerindeki genel ama ayndr. Bu sistemler, eitli lm

noktalarndaki deerlerin yerinde llp, elde edilen bilgilerin baka bir noktaya

iletilmesi amacyla gelitirilmilerdir ve ok geni bir kulanm yelpazesine

sahiptirler. Sanayi, meteoroloji, uzay aratrmalar, araba yarlar, su alt

aratrmalar, t p vb. saylamayacak kadar ok miktarda kullanm alanlar vardr.

Burada asl olan, yaplan lmmn neticesinde elde edilen verinin, bir yerden


17/83

4

baka bir yere aktarlmasdr. lme ileminin kendisi farkl bir mevzudur. Konuyu

rnekler zerinde aklamaya almakta fayda vardr.

rnek olarak, bir sanayi iletmesindeki sahaya ait baz lmlerin bir

merkezde toplanmas dnlebilir. Yaplacak lmler, scaklk, nem, basn,gerilim, saya bilgileri vb. birok ey olabilir. Scaklk lm yapldn farz

edelim. Doal olarak lm belirli bir aralkta yaplacaktr ve lm neticesi saysal

olarak ifade edilecektir. Yaplan lmn 0 -1000 C aralnda yapldn kabul

edelim. Eer lm 1 birim hassasiyetiyle ifade edilecek ise 1000 durum oluacak

demektedir. Bu kadar durum, ikilik say dzeninde 210 (1024) ile ifade edilebilir, yani

oluacak bilgi 10 bit olacaktr. lm hassasiyetinin 0,5 birim olduu kabul edilirse

2000 durum oluacakt

r. kilik say

sisteminde bu bilgi, 2

11

(2048) ile yani 11 bit ileifade edilmektedir. Bir nceki kablosuz ev gvenlik sistemleri rneinde de

bahsedildii gibi, burada da bir protokol oluturulmaldr. Netice itibariyle oluacak

veri paketlerinin boyutu nispeten kk olacandan, kullanlacak kablosuz veri

aktarm cihazlarnn, yksek hzlarda veri aktarm yapmalarna gerek olmad

grlmektedir.

Bir baka rnek uygulama ise gittike yaygnlaan Kablosuz Taksi ar

Sistemidir ki bu uygulamada da durum, dier rneklerden farkl

deildir.

1.3. Ama

Bu almada, yukarda bahsedilen uygulamalarn gerekletirilmesinde

kullanlan, kablosuz veri aktarm yapmak zere, alc-verici tasarm zerinde

durulacaktr. almann balangndaki ama, kablosuz veri aktarm yapabilen bir

alc-verici tasarm ve rnek bir uygulamann gerekletirilmesi olmasna ramen,

ilerleyen aamalarda bunun yeterli olmayaca kanaatine varlmtr. nk

gerekletirilen mikro denetleyici kontroll alc-vericinin, (RF Modl) alma

artlarnn (frekans, veri iletim hz, vb..) deitirilmesi iin, mikro denetleyicinin

yazlmna mdahale edilmesi ve tekrar yklenmesi gerekmekteydi. Bu sorunu

amak iin, bir ara yz gelitirilerek, yazlma mdahaleye gerek kalmakszn,

alma artlarnn kullanc tarafndan deitirilebilir olmas salanmaya

allmtr. Netice itibariyle, alc-verici tasarm ve uygulamas olarak balanan

alma, Kablosuz Veri letimi in Alc-Verici Gelitirme Kart Tasarm ve rnek

Bir Uygulama ya dnmtr.


18/83

5

2. TASARIM

2.1. Tasarmda Kullanlan Elemanlar

2.1.1. CC1000

CC1000, ok dk alma gerilimi ve gc gerektiren kablosuz veri iletimi

uygulamalar iin tasarlanm, gerek manada tek para olan, bir UHF alc-verici

(transceiver) yongasdr (chip). Sz konusu yonga, aslen ISM (Industrial, Scientific

and Medical/ Endstriyel, Bilimsel ve T bbi) ve SRD (Short Range Device/ Ksa

Menzilli Cihaz ) uygulamalar iin ayrlm olan 315, 433, 868 ve 915 MHZ frekans

bantlar

iin tasarlanm

olmakla beraber, 3001000 MHZ aral

nda kullan

lmakzere herhangi bir frekansta almak iin kolaylkla programlanabilmektedir.

CC1000in iletme parametreleri, seri veri yolu (serial bus) zerinden

programlanabilmekte bu da sz konusu yongay son derece esnek ve kullanm kolay

klmaktadr. Temel bir uygulama iin, CC1000, birka pasif harici devre eleman ve

bir mikro denetleyici yeterli olmaktadr [1].

2.1.1.1. zellikleri

Tek para halinde UHF RF (Radio Frequency) alc-verici ok dk akm sarfiyat 3001000 MHZ frekans aral Dahili bit e zamanlaycs (bit synchronizer) Yksek alma hassasiyeti (2,4 KBaud iin -110 dBm) Programlanabilir k gc (-20 dBm 10 dBm) Kk boyut (TSSOP28 Klf) RSSI (Radio Signal Strength Indicator) k Tek noktadan anten balants (Alc ve Verici iin ortak) 76,8 KBauda kadar FSK (Frequency Shift Keying/ Frekans Kaydrmal

Anahtarlama) modlasyonlu alabilme

Frekans atlamal alabilme Az sayda evresel eleman


19/83

6

2.1.1.2. Bacak Balantlar

CC1000 in stten grn ekil 2.1 de, bacak balantlar ise Tablo 2.1 de

verilmitir [1].

ekil 2.1 CC1000 in stten Grn

2.1.1.3. Devre Tanmlamas

CC1000e ait basitletirilmi blok devre yapsekil 2.2 deki gibidir [1]. Blok

gsterimde sadece sinyal bacaklar gsterilmi, besleme bacaklarna yer

verilmemitir (Tablo 2.1).

ekil 2.2 CC1000 in Blok Devre emas


20/83

7

Tablo 2.1 CC1000 in Bacak Tanmlamalar

(A=Analog, D=Dijital)

CC1000, alc olarak koullandnda klasik bir sper heterodin (super

heterodyne) alc gibi davranmaktadr. Antenden gelen RF sinyalleri (RF_IN) dk

grltl ykselte (LNA, Low Noise Amplifier/ Dk Grltl Ykselte)

tarafndan ykseltilerek mikser katna (MIXER) gnderilmekte, mikserde lokal

(yerel) osilatr tarafndan retilen sinyal ile arplarak ara frekans sinyali (IF,

Intermediate Frequency/ Ara Frekans) elde edilmektedir. Mikser kat

n

n

k

ndakiara frekans sinyali, ara frekans katna (IF Stage) aktarlmakta, burada ykseltilmekte

ve filtre edilmektedir. Elde edilen filtrelenmi ve ykseltilmi ara frekans sinyali bir

sonraki kat olan demodlatr (DEMOD) gnderilmekte, burada saysal olarak

demodlasyona tabi tutulmaktadr. Alnan sinyalin demodlasyonu ilemi ile beraber

e zamanlama bilgisi de elde edilmekte ve netice itibariyle elde edilen veri ile e

zamanlama verisi, CC1000 in DIO (Data Input-Output/ Veri Giri-k) ve DCLK

(Data Clock/ Veri Saat) bacaklarna aktarlmaktadr (Tablo 2.1, ekil 2.1) .


21/83

8

CC1000, verici olarak koullandnda zaman ise VCO (Voltage Controlled

Oscillator/ Gerilim Kontroll Osilatr) tarafndan retilen sinyal dorudan g

ykseltecine (PA, Power Amplifier) aktarlmaktadr. Bu arada, VCO tarafndan

retilen sinyalin frekansn belirleyen PLL e (Phase Locked Loop/ Faz Kilitlemeli

evrim) ait /N blcsnn deeri, DIO bacandan gelen ve kablosuz olarak

iletilmek istenen veriye (1/0) gre deitirilmektedir. Bu da VCO tarafndan retilen

sinyalin frekansnn, DIO dan gelen veriye gre deimesini salamakta, netice

itibariyle g ykseltecine, DIO bacandaki veriye gre FSK modlasyonuna tabi

tutulmu olan bir RF sinyali (RF_OUT) iletilmektedir.

CC1000 yongas, programlanabilir yazmalar sayesinde

biimlendirilmektedir. Belirlenen deerlerin yazmalara aktar

lmas

veyayazmalarn deerlerinin okunmas ilemleri 3 telli seri ara yz zerinden, PDATA,

PCLK ve PALE bacaklar kullanlarak gerekletirilmektedir.

2.1.1.4. Temel Uygulama Devresi

CC1000 yongasnn altrlabilmesi iin, az miktarda pasif devre eleman

yeterli olmaktadr. Temel uygulama devresi, besleme elemanlar hari olarakekil

2.3de grlmektedir. Gerekli devre elemanlarnn listesi Tablo 2.2de verilmitir [1].

ekil 2.3 CC1000 in Temel Uygulama Devresi


22/83

9

Yukardaki devre emasnda grlen C31 ve L32 elemanlar alc olarak alma

artlarndaki giri empedans uygunlatrmasn salamaktadr. C41, C42 ve L41

elemanlar ise verici olarak alma durumunda 50 luk k empedansn

salamaktadr.

Tablo 2.2 Temel Uygulama Devresine Ait Malzeme Listesi

L101 bobini CC1000 de dahili olarak bulunan VCO nun tek ayrk

elemandr. Bu elemann, gerekletirilecek uygulama devresi zerindeki yeri,

istenmeyen frekanslarn oluumunun nlenmesi asndan nem arz etmektedir. L101

bobini, sz konusu yongann L1 ve L2 bacaklarna olabildiince yakn ve simetrik

olarak yerletirilmelidir. Ayrca yukardaki tipik uygulama devresi zerinde

gsterilmeyen ancak uygulamada bulunacak olan beslemeye ait dekuplaj

kondansatrlerinin ve filtrelerinin kullanlmas, istenen verimin elde edilmesi

asndan ok nemlidir. Gelitirilecek uygulamalarda CC1000 yongasnn reticisi

olan Chipcon firmasnn bu konudaki tavsiyelerinin ve rneklerinin gz nnde

bulundurulmas uygun olacaktr.

2.1.1.5. Biimlendirmeye (Konfigrasyona) Genel BakCC1000 yongas, programlanabilir yazmalar sayesinde ok farkl

uygulamalar iin biimlendirilebilir. Burada nemli olan, amalanan alma ekli

ve istenilen verim dorultusunda, yazmalarn almas gereken deerlerinin doru bir

ekilde belirlenebilmesidir. Bu konuda kullanclara kolaylk salayacak ve yol

gsterecek olan bir yazlm (SmartRF Studio) [2], retici firma olan Chipcon

tarafndan salanmaktadr. Sz konusu yazlma ait ara yz ekil 2.4 de grld

gibidir.


23/83

10

ekil 2.4 SmartRF Studio Yazlmnn Kullanc Ara Yz

2.1.1.6. 3 Telli Biimlendirme Ara Yz

CC1000 yongas, 3 telli seri ara yz (PDATA, PCLK, PALE) kullanlarak

biimlendirilmektedir. Bu ara yz kullanlarak, her birisi 8 bit olan 28 adet yazmaca

ulalabilmekte, sz konusu yazmalar zerinde okuma veya yazma ilemleri

yaplabilmektedir. Her bir yazma 7 bitlik bir adrese sahiptir. Ayrca yaplacak

ilemin okuma m yoksa yazma m olduunu belirleyen bir adet R/W (Read/Write,

Okuma/Yazma) biti tanmlanmtr. Yazmalarn yazlmas ileminde kullanlacak

olan veri erevesi 16 bitten [15;0] olumaktadr [1][5]. Bu erevenin en yksek

deerli 7 biti [15;9] adres bilgisini, sonraki 1 adet bit [8;8] ilemin cinsini (Yazma

iin 1) ve son 8 bit [7;0] ise ilgili yazmaca gnderilecek olan deeri iermektedir.

erevenin banda yer alan 7 bitlik adresin [15;9] en arlkl biti, [15;15] seri yol

zerinden ilk olarak gnderilecek olan bittir. CC1000 in tam olarak

biimlendirilmesi iin 22 adet yazmacnn yazlmas gerekmektedir. Her bir yazma

ileminin 16 bitlik veri ereveleri ile yapld dikkate alnarak, CC1000 in tamolarak biimlendirilmesi iin gereken sre, PCLK a bal olarak hesaplanabilir.


24/83

11

PCLK hz 10 MHZ olarak kabul edildiinde bu srenin 46 S den az olduu

grlecektir. Ayrca CC1000 bir defa tam olarak biimlendirildikten sonra (22 adet

yazma yazlarak), 2 veya 3 yazmacnn zerinde yaplan ilemler ile kontrol

edilebilmektedir. Bu da, tam biimlendirmeden sonraki ilemlerin 2S den ksa bir

srede yaplabilecei anlamna gelmektedir. Yazma ilemine ait zamanlama izimi

ekil 2.5 de, okuma ilemine ait zamanlama izimi ise ekil 2.6 da grlmektedir

[1]. Seri ara yze ait zamanlama zellikleri ise Tablo 2.3 de verilmitir [1].

ekil 2.5 Yazma lemi in Zamanlama Diyagram

ekil 2.6 Okuma lemi in Zamanlama Diyagram


25/83

12

Tablo 2.3 Seri Ara Yzn Zamanlama izelgesi

2.1.1.7. Mikro Denetleyici Ara Yz

CC1000in programlanabilmesi iin mikro denetleyiciye ihtiya

duyulmaktadr. Bu amala kullanlacak olan mikro denetleyicinin, CC1000in

PDATA, PCLK, PALE bacaklarna balanmak zere asgari olarak 3 adet saysal

k bulunmaldr. Ayrca CC1000 in farkl amalar iin programlanabilen bir adet

saysal k (CHP_OUT) ile, alnan RF sinyal seviyesini gsteren bir adet analog

k daha vardr. CC1000 e ait bu bacaklarn kullanm istee bal olmakla birlikte

uygulama gelitirme asndan son derece faydal bilgiler saladklarndan

kullanlmalar uygun olacaktr. Bu artlar altnda kullanlacak olan mikrodenetleyicinin, yukarda bahsedilen 3 adet kna ilaveten 1 adet saysal ka

ayrca 1 adette ADC (Analog-Digital Converter/ Analog-Saysal Dntrc )

giriine sahip olmas gerekmektedir. Bunlara ilave olarak, kablosuz olarak iletilecek

veya alnacak olan verinin deerlendirilmesi iin de bir mikro denetleyicinin

kullanlmas gerekmektedir. Kullanlacak bu mikro denetleyicinin, CC1000in DIO

ve DCLK bacaklarna balanmak zere 2 adet ka sahip olmas gerekmektedir. Bu

ekilde iki adet mikro denetleyici kullanmak yerine, yukar

da bahsedilen ihtiyalar

karlayacak kadar saysal ve analog balant imkn salayan bir adet mikro


26/83

13

denetleyici kullanlabilir. Bu durumda tercih edilecek mikro denetleyici ile CC1000

in balants ve bu balantdaki veri ak ynleri ekil 2.7 de verilmitir [1][3][5].

ekil 2.7 CC1000 Mikro Denetleyici Ara Yz

2.1.1.8. Sinyal Ara Yz

CC1000 in sinyal ara yz, RF sinyalleri kullanlarak kablosuz olarak

iletilecek/alnacak olan veri iin kullanlan DIO ve DCLK bacaklarndan

olumaktadr. DIO baca iki ynl veri iletimine imkan salamakta, CC1000 alc

olarak artlandnda, CC1000 e gre k olarak (mikro denetleyiciye veri

gnderen), CC1000 verici olarak artlandnda ise giri olarak (mikro

denetleyiciden veri alan) vazife yapmaktadr. DCLK baca her zaman CC1000 e

gre k ynnde almakta ve mikro denetleyiciye, alnan/iletilen veri iin e

zamanlama bilgisini salamaktadr [1][3].

CC1000 yongas 3 farkl ekilde kodlama yaparak kablosuz veri iletimi

yapabilmektedir [1]:

Senkron NRZ (Non-Return to Zero/ Sfra Dnsz ) Kodlama

Senkron Manchester Kodlama

Asenkron UART


27/83

14

2.1.1.8.1. Senkron NRZ Kodlama

CC1000 verici olarakartlandnda DIO baca, CC1000 e gre giri olarak

koullanmaktadr. Bu bacaktaki veri (1/0), DCLK bacandaki e zamanlama

bilgisini oluturan kare dalgann ykselen kenarnda, CC1000 tarafndan RFsinyalleri ile kablosuz olarak iletilmek zere alnr ve herhangi bir kodlama ilemine

tabi tutulmadan RF sinyalinin modlasyonunda kullanlr. Bu ekilde almak zere

artlanm olan CC1000 ile 0.6, 1.2, 2.4, 4.8, 9.6, 19.2, 38.4 ve 76.8 KBits/s

hzlarnda veri iletimi yaplabilmektedir [1][6].

CC1000 alc olarak koullandnda ise ald RF sinyalinden, NRZ olarak

kodlanm veri ile e zamanlama bilgisini elde ederek, her ikisi de CC1000 e gre

k olarakartlandnda DIO ve DCLK bacaklarna aktarr (ekil 2.8) [1].

ekil 2.8 Senkron NRZ Kodlama


28/83

15

2.1.1.8.2. Senkron Manchester Kodlama

Manchester Kodlamann temeli lojik seviye geilerinden olumaktadr. Buna

gre lojik 0 bilgisi 0dan 1e gei ile, lojik 1 bilgisi ise 1den 0a gei ile

tanmlanmaktadr (ekil 2.9).

ekil 2.9 Manchester Kodlamada Veri Yaps

CC1000 verici olarakartlandnda DIO baca, CC1000 e gre giri olarak

artlanmakta, bu bacaktaki veri (1/0), DCLK bacandaki e zamanlama bilgisini

oluturan kare dalgann ykselen kenarnda, CC1000 tarafndan RF sinyalleri ile

kablosuz olarak iletilmek zere alnmaktadr. Bu veri, VCO tarafndan retilen RF

sinyalinin modlasyonunda kullanlmadan nce Manchester Kodlama yntemi ile

kodlanmakta daha sonra modlasyon ileminde kullanlmaktadr. Burada dikkat

edilmesi gereken husus mikro denetleyiciden gelen ve CC1000 in DIO bacana

verilen verinin her zaman NRZ yapsnda olduudur. Kodlama ilemi ise CC1000

ierisinde gerekletirilmekte ve retilen RF sinyali zerinde deiiklie sebep

olmaktadr [1][3].

CC1000 alc olarakartlandnda, alnan RF sinyali demodlasyon ilemine

tabi tutulduktan sonra, CC1000 tarafndan Manchester Kodu zlerek elde edilen

veri, NRZ yapsnda DIO bacana aktarlr. Bu arada e zamanlama bilgisi de

retilerek DCLK bacana aktarlmaktadr. Bu ekilde alma ile 0.3, 0.6, 1.2, 2.4,

4.8, 9.6, 19.2, 38.4 KBits/s hzlarnda veri iletimi yaplabilmektedir (ekil 2.10).


29/83

16

ekil 2.10 Senkron Manchester Kodlama

2.1.1.8.3. Asenkron UART Kodlama

CC1000 yongas verici olarak koullandnda, DIO baca CC1000 e gre

giri olarakartlanmakta, bu bacaktaki veri, kodlama ve e zamanla ilemlerine tabi

tutulmadan dorudan VCO tarafndan retilen RF sinyalinin modlasyonunda

kullanlmaktadr. Bunun karl olan alcda ise, CC1000 tarafndan alnan RF

sinyalinin demodlasyonu neticesinde elde edilen ham veri, herhangi bir e

zamanlama ve kod zme ilemine tabi tutulmadan dorudan DCLK bacana

gnderilmektedir. Bu alma eklinde, e zamanlama ve kod zme ilemleri

CC1000 den ham veriyi alan devre tarafndan yaplmaldr (ekil 2.11) [1].

2.1.1.9. Alc Hassasiyeti

Alc hassasiyeti, kullanlan kodlama ekline, alma frekansna, veri iletim

hzna ve FSK modlasyonunda kullanlan frekans yaylmasna (Frequency

Separation, 21 fffSEP = ) bal olarak deimektedir. Sz konusu deikenlere

gre hazrlanm olan alc hassasiyetini gsteren izelgeler Tablo 2.4

( KHZfSEP 64= ) ve Tablo 2.5 ( KHZfSEP 20= ) te310=BER (Bit Error Rate/ Bir

Hata Oran) iin verilmitir.


30/83

17

ekil 2.11 CC1000 in Asenkron UART almas

Tablo 2.4 KHZfSEP 64= iin Alc Hassasiyeti

Tablo 2.5 KHZfSEP 20= iin Alc Hassasiyeti


31/83

18

2.1.1.10. Frekans Programlama

CC1000 in frekans sentezleyicisi (Frequency Synthesizer), FREQ2A,

FREQ1A, FREQ0A, FREQ2B, FREQ1B ve FREQ0B yazmalarnda tutulan

bilgilere gre almaktadr. Grld zere ayn miktarda iki adet benzer (FREQAve FREQB) yazma mevcuttur. Bu sayede nceden belirlenmi (yazmalara

yklenmi) iki frekans arasnda kolaylkla ve hzlca gei yaplabilmektedir. Bu

gei MAIN yazmacndaki F_REG biti ile yaplmaktadr. CC1000 in alma

frekansn belirleyen bilgi (FREQ2X, FREQ1X ve FREQ0X) 3 byte uzunluunda

yani 24 bitten olumaktadr. Aslnda bu bilgi PLL e ait olan /N blcsnn

deerinden baka bir ey deildir. 24 bit uzunluundaki FREQ deeri aadaki

forml ile hesaplanmaktadr [1][4]:

Buradaki TXDATA, verici olarak alma durumundaki iletilecek olan (DIO) lojik

olarak 1 veya 0 bilgisidir. Alc olarak alma durumunda TXDATA her zaman

0 olarak kabul edilecektir. Formlde yer alan REFf deeri, kullanlan kristal

osilatrn alma frekansnn, PLL yazmacnda yer alan REFDIV deerine

blnmesiyle elde edilmekte ve PLL dngsnde yer alan referans frekans

oluturmaktadr [1][4].

MHZfMHZ REF 46.20.1 REFDIV

ff XOSCREF =

Formlde yer alan dier bir deiken olan VCOf , CC1000 in alc olarak alrken

kulland lokal osilatr (LO, Local Oscillator) frekansnn deeri veya verici olarak

alrken, yaplan FSK modlasyonun alt frekans ( 0f ) deeridir. FSK

modlasyonunda kullanlan st frekans deeri ( 1f ) ise u ekilde hesaplanmaktadr:

SEPfff += 01

16384

8192. ++=

TXDATAFSEPFREQff REFVCO


32/83

19

Yukardaki formlde yer alan SEPf deikeni, FSK modlasyonundaki, lojik 1 ve

0 deerleri iin retilen iki ayr frekans arasndaki fark miktarn gstermektedir.

Dier bir ifadeyle FSK modlasyonundaki frekans yaylmasn (Frequency

Separation, 21 fffSEP = ) ifade etmektedir. SEPf deeri CC1000 in FSEP1 veFSEP0 yazmalarnda tutulan 11 bit uzunluundaki FSEP deikeni ile aadaki

formle gre tayin edilmektedir [1]:

16384

FSEPff REFSEP =

Yukarda bahsedilen frekans programlamaya ilikin bilgilerle beraberekil 2.12 nin

incelenmesinde fayda vardr.

ekil 2.12 CC1000 in FSK alma ekli


33/83

20

Ayrca CC1000 e ait PLL yazmac ierisindeki ALARM_H, ALARM_L ve

LOCK yazmac ierisindeki LOCK_CONTINUOUS bitleri, frekans sentezleyicisinin

almasnn takip edilmesi asndan nemli bilgiler salamaktadr.

2.1.1.11. VCO ve PLL Kalibrasyonu

CC1000 in altrlabilmesi iin, VCO ve PLL modllerinin, besleme

gerilimi, alma artlar ve scakla gre kalibrasyona tabi tutulmalar

gerekmektedir. Kalibrasyon ilemi, VCO nun alabilecei frekans araln

maksimum yapmak ve PLL arj pompas akmnn en uygun deerini tespit etmek

zere CC1000 tarafndan otomatik olarak yaplmaktadr. stenilen alma artlarna

ilikin deerler CC1000 i yazmalarna aktarldktan sonra CAL yazmacnn

CAL_START biti lojik 1 yaplarak kalibrasyon ilemi balatlmaldr. Kalibrasyon

ileminin tamamlanmas iin maksimum 34msn sre yeterli olmaktadr veya

CAL_COMPLETE biti takip edilerek de ilemin durumu renilebilir. Kalibrasyon

ileminin tamamlanmasn mteakip, CAL_START biti tekrar lojik0 durumuna

getirilmelidir. Kalibrasyon ilemi sonucunda elde edilen deerler CC1000 tarafndan,

iletme esnasnda kullanlmak zere, enerjisi kesilinceye kadar saklanacaktr.

stenilen alma artlar ile yazmalara yklenen deerler uyumlu ise kalibrasyon

ilemi baaryla tamamlanacaktr, aksi takdirde kalibrasyon neticesinde hatalaroluacaktr. Kalibrasyon ileminin sonular, PLL ve LOCK yazmalarnn alaca

deerlerden takip edilebilmektedir. Kalibrasyon ilemine ilikin ak diyagramekil

2.13 de grlmektedir [1] [3][4].

2.1.1.12. RSSI Analog k

CC1000 in RSSI/IF baca, FRONT_END yazmacndaki, IF_RSSI bitine gre

deien iki fonksiyona sahiptir. RSSI fonksiyonun aktifletirilmesi durumunda,

yongann RSSI bacandan darya doru, ald RF sinyali ile ters orantl olacak

ekilde bir akm akacaktr.Bu bacan bir diren ile sonlandrlmas ile akm gerilme

dnecektir.Diren zerinden llecek gerilim seviyesi ile CC1000 in sinyal alma

seviyesi tayin edilebilmektedir [1] [3][4]. (ekil 2.14)


34/83

21

ekil 2.13 Kalibrasyon lemine Ait Ak Diyagram


35/83

22

ekil 2.14 RSSI k ve (V-dBm) Grafii

2.1.1.13. k Gcnn Programlanmas

CC1000 in RF k gc, PA_POW yazmac ile kontrol edilebilmektedir.

PA_POW yazmacna aktarlacak deerlere gre deien k gcne ilikin Tablo2.6 da verilmitir. Ayrca PA_POW yazmacna H00 deerinin yazlarak, k

gc minimum seviyeye indirilebilmektedir [1].

Tablo 2.6 k Gc Tablosu


36/83

23

2.1.1.14. Anten Uygulamalar

CC1000 birok anten eidi ile kullanlabilmektedir. Ksa mesafeli

uygulamalar iin en yaygn kullanma sahip olan anten eitleri ise unlardr:

Tek kutuplu (Monopole, Whip) antenler

Sarmal (Helical) antenler

Halka/kapal dng (Loop) antenler.

Tek kutuplu antenler rezonans antenlerdir. Boylar, kullanlan RF sinyalinin

dalga boyunun olacak ( 4/ ) ekilde tasarlanmaktadrlar. Bu tip antenler iin

alma frekansna gre anten uzunluu fL /7125= forml ile

hesaplanabilmektedir. Burada L cm cinsinden anten uzunluu, f ise MHZ cinsinden

alma frekansna karlk gelmektedir. Bu duruma 434MHZ frekansnda alacak

bir antenin boyunun 16.4cm olmas gerektii ortaya kmaktadr. Tasarlanmalar ve

uygulamalar son derece kolaydr, uygun boyuttaki bir para kablo ile dahi

gerekletirilebilirler. Rezonans olmayan, 4/ den daha ksa olan antenler de

kullanlabilmektedir fakat bu durumda iletiim mesafesi ksalacaktr (ekil 2.15)

[11].

ekil 2.15 Tek Kutuplu (Whip) ve Ksa Tek Kutuplu (Short Whip ) Anten

Sarmal antenler, tek kutuplu antenler ile halka antenlerin karmndan

olumaktadr (ekil 2.16) . zellikle boyutlarn n planda olduu, kk ebatl


37/83

24

uygulamalar iin uygun bir anten seeneidir. Fakat tek kutuplu antenler ile

kyaslandnda empedans uygunlatrmas (matching) daha zordur [11].

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

Halka antenler, zellikle PCB (Printed Circuit Board) zerine entegre edilmi

anten uygulamalar iin olduka mnasip bir seimdir (ekil 2.16). Fakat empedans

uygunlat

rmas

a

s

ndan uygulamas

olduka zordur [11].

Anten seiminde dikkat edilecek hususlar zetleyecek ekilde Tablo 2.7

dzenlenmitir.

Tablo 2.7 Anten zellikleri

Tek Kutuplu Sarmal Halka

Tasarm/retim Kolayl yi Orta Kt

Boyut Kt yi OrtaYakndaki Nesnelere ve

Vcut/El Yaknlna

Bakl

Kt Orta yi

Performans yi Orta Kt


38/83

25

2.1.1.15. Biimlendirme Yazmalar

CC1000 in 28 adet 8 er bitli yazmac bulunmaktadr. Bunlardan 6 tanesi

kontrol maksatl olarak kullanlmakta, geriye kalan 22 tane yazma ile CC1000 in

biimlendirmesi yaplmaktadr. Biimlendirme yazmalarna yklenecek olandeerlerin hesaplanmas konusunda, Chipcon firmas tarafndan hazrlanm olan

SmartRF Studio yazlmnn kullanlmas, karlalabilecek hatalar minimuma

indirecektir. CC1000 e ait tm yazmalar Tablo 2.8de listelenmitir. Yazmalar

hakknda ayrntl tablolar EK-1 de verilmitir. Ayrca CC1000 in ilklenmesi

(Reset) durumunda tm yazmalar fabrika deerlerine geri dnmektedir.

Tablo 2.8 CC1000 e Ait Yazmalar


39/83

26

2.1.2. PIC16F876

2.1.2.1. ekirdek Mimari zellikleri

PIC16F876 mikro denetleyicisine ilikin baz

zellikle aa

ya listelenmitir[13].

8K x 14 word kapasitesinde program hafzas (FLASH MEMORY)

368 x 8 byte veri hafzas (RAM)

256 x 8 byte kalc (non volatile) veri hafzas (EEPROM)

14 adet kesme (interrupt) kayna

8 seviyeli hardware stack memory

Dorudan / Dolayl ve Bal Adresleme Modlar

Chip zerinde kendi RC osilatr olan Watchdog Timer (WDT)

Programlanabilir kod koruma zellii

G tketimini dren UYKU modu (SLEEP mode)

Farkl osilatr seenekleri (RC osilatr, kristal, rezonatr)

20 MHz maximum alma hz

Dk gl ve yksek hzl CMOS FLASH/ EEPROM teknolojisi

2 pin ile devre ii (In Circuit) programlanabilme

Yksek kapasiteli port giri/k akmlar 25 mA sink / source

PIC16F876nn bacak balantlarekil 2.17 de verilmitir [13].

2.1.2.2. evre Birim zellikleri

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 modl

10 bit, 8 kanal ADC

SSP, SPI ve I2C seri portlar

USART (Universal Synchronous Asyncronous Receiver Transmitter)


40/83

27

ekil 2.17 PIC16F876 nn stten Grn ve Bacak Balantlar

2.1.3. CD/HCF 4094 B

CD/HCF 4094B entegresi, seri girili paralel kl, 8 seviyeli, hafzada

bekletme (storage latch) zellii olan bir kaydrmal kaydedicidir. Seri k

sayesinde arka arkaya (Cascade Connection) balanarak kullanlabilmektedir. Baz

zellikleri aada verilmitir [16].

2.1.3.1. zellikleri

seviyeli paralel klar (3-state)

Saat iaretinin inen ve kan kenar iin ayr ayr seri klar

Arka arkaya balanabilme (Cascade Connection)

5MHZ alma hz (10V besleme gerilimi altnda)

DIP ve SOP klflar

2.1.3.2. Bacak Balantlar

CD/HCF 4094B ye ait bacak balantlarn gsteren tablo (Tablo 2.9) ile klf

yapsn gsteren ekil (ekil 2.18) aadadr. Ayrca zamanlama izelgesi (Timing

Chart) ve doruluk tablosu (Truth Table) EK-2 de verilmitir [16].


41/83

28

ekil 2.18 CD/HCF4094 n stten Grn ve Bacak Balantlar

Tablo 2.9 CD/HCF4094 n stten Bacak Balantlar


42/83

29

2.2. Elektronik Devre Tasarm

Tasarlanan uygulama gelitirme kartna ait blok devre emasekil 2.19 da

grlmektedir. Ayrca kartn son halini gsteren fotorafekil 20 de verilmitir.

Mikro DenetleyiciBesleme Kat

RF Modl RS232

Hab. Ara Yz

(Hyper Terminal)

RF Sinyal

Seviye

Gstergesi-105

-50

dBm

Kaydrmal

Kaydediciler

Kullanc

Ara Yz

(Led + Dme)+5V

+3V

RSSI

CHP_OUT

Kontrol Veri Hatt

Haberleme Veri Hatt

SeriVeri

(ADC)

Mikro DenetleyiciBesleme Kat

RF ModlRF Modl RS232

Hab. Ara Yz

(Hyper Terminal)

RS232

Hab. Ara Yz

(Hyper Terminal)

RF Sinyal

Seviye

Gstergesi-105

-50

dBm

Kaydrmal

Kaydediciler

Kaydrmal

Kaydediciler

Kullanc

Ara Yz

(Led + Dme)

Kullanc

Ara Yz

(Led + Dme)+5V

+3V

RSSI

CHP_OUT

Kontrol Veri Hatt

Haberleme Veri Hatt

SeriVeri

(ADC)

ekil 2.19 Uygulamaya Ait Blok Devre emas

ekil 2.20 Uygulamaya Gelitirme Kart


43/83

30

2.2.1. Besleme Kat

Uygulama gelitirme kartnn almas iin gerekli olan, +3V ve +5V

seviyesindeki besleme gerilimlerini salamak zere besleme katnn tasarm

yaplmtr. Ayrca, zellikle RF modln beslemesinde oluacak ve olumsuzsonular dourabilecek parazitlerin nne geilmesi ve geni bir besleme gerilimi

aralnn elde edilmesi de tasarm kriterleri arasnda yer almtr. Bu amalar

dorultusunda, hem AC hem de DC g kaynaklarn kullanlabilmesi iin, besleme

devresinde kpr diyot kullanlmtr. Kpr diyot kullanmann getirdii ikinci bir

avantaj ise DC g kayna kullanlarak salanacak beslemede, besleme kutuplarnn

(+/-) ynnn fark etmeyiidir. Bu sayede, yanl balant sonucu devrelerin zarar

grmesi de engellenmi olmaktadr. Mikro denetleyicinin ve kaydrmalkaydedicilerin ihtiyac olan +5V gerilimini salamak zere 78L05 gerilim reglatr

kullanlmtr. RF modln ihtiyac olan +3V iin ise LM317LZ kullanlmtr.

Devreye eklenen kondansatrler sayesinde istenmeyen parazitlerin nne geilmeye

allmtr. Netice itibariyle, +9V - +30V DC ve 7V 22V AC gerilimlerini

salayan her hangi bir harici g kayna kullanlarak, uygulama gelitirme kartnn

altrlabilmesi mmkn klnmtr. Devre emasekil 2.21 de grlmektedir.

ekil 2.21 Besleme Katnn Elektronik Devre emas

2.2.2. RF Modl

Chipcon Firmas tarafndan, rettikleri CC1000 ile yaplacak uygulamalara k

tutmas, rnek ve referans tekil etmesi asndan SmartRF CC1000PP Plug and

Play Module adnda rnek bir uygulama hazrlanmtr [3][4]. Bu uygulamadaCC1000 in temel uygulama devresi kullanlm ve ayrca bask devre tasarm


44/83

31

zerinde durulmutur. RF uygulamalarda sklkla karlalan ve almas bir hayli

zahmetli ve zor olan, istenmeyen frekans oluumlarnn ve etkileimlerinin en nemli

unsurlarndan birisi bask devrenin yaps, devre zerindeki bakr yollarn gzergh,

bir dieri ise bask devre zerindeki devre elemanlarnn yerleimi ve dolaysyla

birbirleriyle olan etkileimidir. Chipcon Firmas tarafndan hazrlanan rnek temel

uygulamada bu konular zerinde durulmu ve tavsiyeler sunulmutur. Ayrca

CC1000 in temel uygulama devresi incelendiinde grlecei zere, CC1000 in

altrlmas iin gereken evresel devre eleman says bir hayli azdr. Dolaysyla

gelitirilecek uygulamada almas gereken sorun modln devre tasarmndan

ziyade, CC1000 in alma mantnn anlalmas ve bu dorultuda mikro

denetleyici ile arasndaki iletiimin salanarak doru bir ekilde artlanmasdr. Bu

nedenlerden dolay, RF modln gerekletirilmesinde Chipcon tarafndan salanan

rnek tasarm aynen kullanlmtr. Sz konusu rnek uygulama devresi iin Chipcon

Firmas tarafndan hazrlanm olan bask devre (ekil 2.22) [3][4], ift tarafl ve

delik ii kaplamal olduundan amatr imkanlar ile hazrlamas mmkn deildir. Bu

nedenle sz konusu bask devre, profesyonel olarak imalat yapan bir firmaya

yaptrlmtr.

ekil 2.22 RF Modle Ait Bask Devre

RF modln gerekletirilmesi iin gerekli elektronik devre elemanlarnn

listesi Tablo 2.10 da verilmitir [3][4][6]. Bu elemanlardan bazlar, yurt dndan,

retici firmalarndan numune olarak istenmek suretiyle, bir ksm ise Ankara da

faaliyet gsteren UDEA Firmasndan tedarik edilmitir (ekil 2.23).


45/83

32

Tablo 2.10 RF Modln Elektronik Malzeme Listesi


46/83

33

ekil 2.23 RF Modln Bask Devre Kart ve Baz Devre Elemanlar

Malzemelerin ve bask devrelerin temin edilmesini mteakip sz konusu

malzemeler bask devreler zerine elle birer birer lehimlenmitir. Normal artlar

altnda ve profesyonel almalarda, SMD (Surface Mount Device/ Yzey Montaj

Devre Eleman) devre elemanlarn bask devre zerine montaj, otomatik dizgi

makineleri tarafndan yaplmaktadr [1][3]. RF Modln son hali ekil 2.24 degrld gibidir.Gerekletirilen uygulamaya ait devre emas ekil 2.25de

grlmektedir.

ekil 2.24 RF Modl


47/83

34

ekil 2.25 RF Modln Elektronik Devre emas


48/83

35

2.2.3. Kontrol Kat

Kontrol katnn ana unsuru, Microchip Firmasnn rn olan PIC16F876

mikro denetleyicisidir. Kontrol katna ait devre emas ekil 2.26 da verilmitir.

Mikro denetleyicinin ncelikli vazifesi CC1000 ile haberlemek ve gerekliartlamalar yaparak RF modl almasn salamaktr. Bunun yannda RS232 seri

haberleme protokoln kullanarak bilgisayar ile haberlemekte ve kullanc

tarafndan klavye kullanlarak girilen komutlar dorultusunda CC1000 e mdahale

etmektedir. Bilgisayarda kullanlan ara yz, Microsoft Windows iletim

sistemlerinde standart olarak bulunan Hyper Terminal programdr. Bu ara yz

sayesinde mikro denetleyici tarafndan oluturulan men aac kullancya

sunulmaktadr. Kullanc, men aacndaki seenekler dorultusunda klavyeden giriyapabilmekte, bu girdiler de mikro denetleyici tarafndan alglanarak ilenmektedir.

Mikro denetleyicinin bir dier vazifesi ise kullanc tarafndan men aacndaki

RSSI seeneinin seilmesi durumunda, RF modlden gelen RSSI analog bilgisini

alarak saysala evirmek (ADC) ve bu bilgi dorultusunda, kaydrmal kaydedicileri

kullanlarak led gstergede alnan RF sinyalin seviyesini gstermektir.

2.2.4. RF Sinyal Seviye Gstergesi

RF modl tarafndan alnan sinyallerin seviyesinin izlenebilmesini maksadyla

byle bir alma yaplmtr. Tasarlanan devreye ait ema ekil 2.27 de verilmitir.

Sistemin alma mantu ekildedir:

RF modl tarafndan salanan RSSI analog bilgisi, mikro denetleyici

tarafndan saysal veriye dntrlmektedir. Elde edilen bu saysal veri ilenerek

nceden belirlenmi olan 10 seviyesinden birisine karlk getirilmekte ve tespit

edilen bu deer 3 hat zerinden (DATA, CLOCK, STROBE) kaydrmal

kaydedicilere ve led gstergeye aktarlmaktadr.

2.2.5. Bask Devre

Devre tasarmnn son aamas olan bask devre ekil 2.28 de verilmitir.

Bask devre program ile hazrlanan izim amatr yntemler kullanlarak bakrl

karta (epoxy) aktarlmtr. Tasarmn son haline ait fotoraf ekil 2.29 da

grlmektedir.


49/83

36

ekil 2.26 Kontrol Kat

n

n Elektronik Devre emas


50/83

37

ekil 2.27 RF Sinyal Seviye Gstergesinin Elektronik Devre emas


51/83

38

ekil 2.28 Uygulama Gelitirme Kartnn Bask Devre izimleri

ekil 2.29 Tasarmn Son Halinin Fotoraf


52/83

39

2.3. Yazlm

2.3.1. Genel Bilgi

Mikro denetleyici iinde koan program assembler dilinde yazlmtr.

Microchip firmas tarafndan hazrlanm olan MPLAB IDE (Ver 7.21) [15]

program kullanlm, bu program ile beraber gelen editr, derleyici ve simlasyon

imkanlarndan istifade edilmitir. Program yazlrken, mmkn olduu kadar

modler bir yap oluturulmaya allmtr. Bu amala nce temel modller

oluturulmutur. Bilgisayar ile haberlemeyi salayan modl (GONDER_PC,

AL_PC), CC1000 ile haberleen modl (GONDER_CC1000, AL_CC1000) ve

kablosuz olarak iletilecek veriyi ileyen modl (GONDER_RF, AL_RF) bunlardan

sadece birka tanesidir. Temel modlerin oluturulmasndan sonra, bunlar bir araya

getirilerek temel fonksiyonlar oluturulmutur. Elde edilen bu fonksiyonlar program

ierisinde gerektii yerlerde arlarak, tekrar tekrar ayn kodlar yazlmasnn nne

geilmitir. Oluturulan bu fonksiyonlarn bazlar da tekrar bir araya getirilerek

komutlar oluturulmutur. KAPAT_CC1000, RESET_CC1000, RX_CC1000,

TX_CC1000, KALIBRE_CC1000 bu komutlardan bazlardr. Ayrca takip

amal olarak kontrol deikenleri tanmlanm, oluturulmu olan alt programlarn

(modller, fonksiyonlar ve komutlar) ierisine de bu deikenlere ilikin bayraklar

gmlmtr. Bu ekilde, altrlan bir alt programa ait faaliyetlerin ve ktlarn

takibi kolaylamtr.

Bilgisayardaki kullanc ara yz Hyper Terminal ekrandr. Sistemin

altrlabilmesi iin ncelikle Hyper Terminal programnn ayarlar yaplmaldr.

Sz konusu program aldktan sonra, haberleme iin kullanaca seri portun

seilmesi ve ekil 2.30 da grlen ayarlarn yaplmas gerekmektedir. Ayarlar

yapladktan sonra F9 tuu ile balant kurulmaldr.Bu aamadan sonra uygulama

gelitirme kart altrldnda men ekran grlecektir.

Yazlan programn anlatmna men aac esas alnarak devam edilecek,

menlerde yer alan seeneklerden ve fonksiyonlarndan bahsedilecektir. Gereken

yerlerde programa ilikin ak diyagramlar verilecektir.


53/83

40

ekil 2.30 Hyper Terminal Ayarlar

Program, almaya balaynca ilk olarak mikro denetleyicinin artlamalarn

ve al testlerini yapmaktadr. Al testlerinden sonra RS232 seri haberleme

protokoln kullanarak, bilgisayarda alan Hyper Terminal ekranna ana meny

(ekil 2.31) gndermektedir.

Bu aamadan itibaren programn alma seyri kullanc tarafndan tespit

edilmektedir. Kullancya, seenekler ve bu seeneklere ilikin klavyede baslacak

tu bilgileri verilmektedir. Klavyeden baslan tulara bal olarak men ierisinde

gezilebilmekte ve seeneklerde sunulan komutlar altrlabilmektedir. Men

ierisinde gezerken bir st seviyeye kmak iin ESC tuuna, klavyeden yaplan

girdilerin kabul edilmesi iin de ENTER tuuna baslmas gerekmektedir. Men

ierisinde tan

ml

olmayan bir tua bas

lmas

durumunda, kullan

c

sesli olarakuyarlmaktadr. zellikle menlerin oluturulmas iin assembler dilinde ok

miktarda kod yazmak gerekmektedir. Bu nedenle yazlan kod 7000 satr am,

kullanlan mikro denetleyicinin 8K olan bellek kapasitesinin takriben %85i

kullanlmtr [13].


54/83

41

2.3.1.1. Ana Men

Altaki ilk olarak ekrana gelen men ekil 32 de grld gibidir. Bu

mende klavyeden girilebilecek tular 1, 2 ve 3tr. Bunlar dndaki girdiler iin

program hata uyars verecektir. Ana menye ait ak diyagram ekil 2.31 deverilmitir.

BALA

Balang Koullamalarve

Al Testlerini

Ana Meny RS232 ile HyperTerminal Ekranna Gnder

Seri Porttan VeriGeldi mi?

Veri 1 mi?

Veri 2 mi?

Veri 3 m?

H

E

H

H

UYGULAMAMensne Git

GELSTRMEMensne Git

PROJE HAKKINDAMensne Git

E

E

E

Hatal Tua Basld!Sesle Uyar

H

BALABALA


Al Testlerini


Al Testlerini





Veri 1 mi?Veri 1 mi?

Veri 2 mi?Veri 2 mi?

Veri 3 m?Veri 3 m?

H

E

H

H

UYGULAMAMensne GitUYGULAMAMensne Git

GELSTRMEMensne GitGELSTRMEMensne Git



E

E

E



H

ekil 2.31 Ana Menye Ait Ak Diyagram


55/83

42

2.3.1.2. UYGULAMA Mens

Bu almann konusu olan uygulama gelitirme kartnn alrln gstermek

maksadyla gelitirilmi rnek bir uygulamay iermektedir. Bu men seildiinde ve

uygulama balatldnda, mikro denetleyici EEPROM unda kaytl olan verilerikullanarak RF modl biimlendirmeye alacaktr. Eer EEPROM daki veriler

doru deilse, hata mesajlar ile karlalacak ve uygulama balatlamayacaktr. Bu

nedenle nce GELSTRME mens kullanlarak gerekli n hazrlk yaplmaldr

(ekil 2.32).

ekil 2.32 Ana Men ve Uygulama Alt Mens

2.3.1.3. GELTRME Mens

Bu mennn altnda, RF modln biimlendirilmesine ilikin komutlarn yer

ald alt menler bulunmaktadr. Bu alt menler sayesinde kullanc, CC1000 i,

dolaysyla RF modl istedii gibi biimlendirebilmektedir. Men aacekil 2.33de verilmitir.

2.3.1.4. PROJE HAKKINDA Mens

Bu mennn altnda, alma hakknda zet bilgi yer almaktadr.


56/83

43

Uygulama gelitirme kartnn kullanlabilmesi iin takip edilmesi gereken sra

asndan, UYGULAMA mensne ait alt menlere gemeden nce

GELTRME mensnn alt menleri zerinde durulacaktr.

2.3.2. GELTRME Alt Menleri

Gelitirme mensne ait alt menlerin ekran grnts ekil 2.33 de

verilmitir. Bu mende klavyeden girilebilecek tular A, B, C, D,E, F, G, H, I, J, K,

L, M ve ESC dir. Seeneklerin ierii srasyla aada izah edilmitir. Programn bu

ksmna ait ak diyagramekil 2.34 de grlmektedir.

ekil 2.33 GELTRME Alt Mens

2.3.2.1. CC1000 OKU Komutu

Bu komut ile CC1000 in yazmalar mikro denetleyici tarafndan okunarak,

program iinde tanmlanm olan deikenlere aktarlmaktadr. Bu komut vazifesini

yaptktan sonra gelitirme alt menleri ekranna geri dnlmektedir.


57/83


58/83

45

2.3.2.2. CC1000 E YAZ Komutu

Bu komut ile mikro denetleyicinin programnda tanmlanm olan

deikenlerdeki (Programdaki CC1000 Deikenleri) veriler, CC1000 in ilgili

yazmalarna yazlmakta, dolaysyla CC1000 in tm yazmalar gncellenmiolmaktadr. Bu komut vazifesini yaptktan sonra gelitirme alt menleri ekranna geri

dnlmektedir.

2.3.2.3. EEPROM U OKU Komutu

Bu komut sayesinde, mikro denetleyicinin EEPROM unda saklanan deerler

okunarak, programdaki CC1000 deikenlerine aktarlmaktadr. Dolaysyla mikro

denetleyici ierisindeki deikenler gncellenmektedir. Bu komut vazifesini


2.3.2.4. EEPROM A YAZ Komutu

Bu komut ile programdaki CC1000 deikenlerinde tutulan veriler, mikro

denetleyicinin EEPROM una kaydedilir. Bu ekilde, yaplm bir biimlendirmenin

saklanmas mmkn olmaktadr. Ayrca UYGULAMA mensnde kullanlan

biimlendirmeye ilikin veriler burada kaydedilen verilerdir. Bu komut vazifesini


2.3.2.5. YAZMALARI GSTER Komutu

Bu komut altrldnda, programdaki CC1000 deikenlerinde tutulan

veriler ekranda listelenecektir. Ekran grnts ekil 2.35 de grlmektedir. Bu

menden ESC ile klmaktadr.

2.3.2.6. YAZMALARI YAZ Seenei

Bu seenek, alt menlere sahiptir (ekil 2.36). Bu alt menler sayesinde,

CC1000 ait olan herhangi bir yazma dorudan gncellenebilmektedir. CC1000 alc

veya verici olarakartlanrken, CURRENT ve PLL yazmalarnn gncellemesi

gerekmektedir. ekil 2.36 da grlen CURRENT_RX, CURRENT_TX, PLL_RX,

PLL_TX deikenleri bu amala kullanlmaktadr. alma modu (alc veya verici)

seildiinde, yukarda bahsedilen ilgili deikenlerin deerleri, CC1000 ierisindeki

CURRENT ve PLL yazmalarna aktarlmaktadr (ekil 2.37). Ayrca 5-

ZEL alt mens sayesinde CC1000 e ait yazmalar, adresi ve deeri girilmek


59/83

46

suretiyle birer birer gncellenebilmektedir (ekil 2.36). Burada dikkat edilmesi

gereken husus, yaplan gncellemelerin dorudan CC1000 zerinde yaplddr. F

mens altndaki veri girdileri ENTER tuu ile kaydedilmektedir.

ekil 2.35 YAZMALARI GSTER Komutunun Sonu Ekran

ekil 2.36 YAZMALARI YAZ ve ZEL Alt Menleri


60/83

47

ekil 2.37 CURRENT ve PLL Yazmalarnn Gncellenmesi

2.3.2.7. LKLE Komutu

Bu komut, CC1000 i ilklemektedir (Reset). CC1000 in ilklenmesi tmyazmalarnn fabrika deerlerine dnmesine sebep olmaktadr. Bu komut vazifesini


2.3.2.8. KAPAT Komutu

Bu komutun altrlmas neticesinde, CC1000 ierisindeki modllerin (k

ykselticisi-PA, frekans sentezleyicisi-PLL, osilatr-VCO vs.) enerjileri kesilmek

suretiyle almalar durdurulacaktr. Bu durumda CC1000 in akm sarfiyat

minimum seviyeye inecektir. Bu komut vazifesini yaptktan sonra gelitirme alt

menleri ekranna geri dnlmektedir.

2.3.2.9. KALBRASYON Komutu

Bu komut altrldnda, mikro denetleyici CC1000 i nce alc olarak

artlar kalibrasyonunu yapar, sonra da verici olarak artlayarak tekrar kalibrasyona

tabi tutar. lemin baarl olmas durumunda, kart zerinde RF modln hemen

yannda bulunan mavi led yanacaktr. Led yanmaz ise ilem baarsz olmu


61/83

48

demektir. Kalibrasyon ileminin neticesi, programda tanmlanm olan KONTROL

deikeninden de takip edilebilmektedir. Kalibrasyon komutundan sonra, E-

YAZMALARI GSTER komutu altrlarak KONTROL yazmacnn deeri

HEX olarak renilebilir. Bu deikenin ald deer, aada verilen bilgiler

nda anlamlandrlabilir:

BXXXX / XXX1: Alma Frekansin VCO Kalibrasyon Hatas

BXXXX / XX1X: Alma Frekansin PLL Kilitlenme Hatas

BXXXX / X1XX: Gnderme Frekansin VCO Kalibrasyon Hatas

BXXXX / 1XXX: Gnderme Frekansin PLL Kilitlenme Hatas

rnek 1: KONTROL: 0A deerinin manasyle anlalmaldr:

H0A = B0000 / 1010

- Alma ve gnderme frekanslar iin PLL kilitlenememi.

rnek 2: KONTROL: 03 deerinin manasyle anlalmaldr:

H03 = B0000 / 0011

- Gnderme frekans iin kalibrasyon ilemi baaryla tamamlanm fakat

alma frekans iin VCO Kalibrasyonu ve PLL Kilitlenme hatalar olumutur.

2.3.2.10. RX Komutu

Bu komut ile RF modl alc olarakartlanmaktadr. Komut altrldnda,

mikro denetleyici tarafndan, CURRENT_RX ve PLL_RX deikenlerinin

deerleri CC1000 in ilgili yazmalarna yazlmaktadr. Bu komut vazifesini


2.3.2.11. TX Komutu

Bu komut ile RF modl verici olarak artlanmaktadr. Komut

altrldnda, mikro denetleyici tarafndan, CURRENT_TX ve PLL_TX

deikenlerinin deerleri CC1000 in ilgili yazmalarna yazlmaktadr. Bu komut

vazifesini yaptktan sonra gelitirme alt menleri ekranna geri dnlmektedir.


62/83

49

2.3.2.12. TEMEL AYARLAR Komutu

Bu komut, EEPROM da kaytl ve kullancnn mdahale sahasnn dnda

braklm olan CC1000 in yazmalarna ait deerleri, programdaki CC1000

deikenlerine aktarmaktadr. Temel ayarlaru ekildedir:

- alma frekans (alma/gnderme) 433,92MHZ

- Veri iletim hz 9600 Baud

- Kodlama ekli Manchester Kodlama

2.3.2.13. RSSI Komutu

Bu seenek, alc olarak koullanm RF modln, sinyal alma seviyesini led

gstergede takip edebilmek iin gelitirilmitir. Bu men seilmeden nce, RF modlalr duruma getirilmi (ilklenmi ve kalibre edilmi) ve alc olarak artlanm

olmaldr. Seenek aktifletirildiinde, CC1000 tarafndan retilen analog RSSI

bilgisi, mikro denetleyici tarafndan saysal bilgiye evrilmekte ve led gstergeye

yanstlmaktadr. Mikro denetleyici tarafndan yaplan analog-saysal dntrme

ilemi her 100msnde bir tekrarlanmaktadr.

2.3.3. UYGULAMA Alt Menleri

UYGULAMA mensne ait alt menlerin ekran grnts ekil 2.38 de

verilmitir. Bu mende klavyeden girilebilecek tular A, B, C, D ve ESC dir.

Seeneklerin ierii srasyla aada izah edilmitir. Programn bu ksmna ait ak

diyagramekil 2.39 de verilmitir.

ekil 2.38 UYGULAMA Alt Mens


63/83

50

UYGULAMA

UYGULAMA Alt MensnEkrana Gnder


Veri A m?

Veri B mi?

Veri C mi?

H

E

H

H

GREVAlt Mensne Git

SUNUCU

Alt Mensne Git

STEMCAlt Mensne Git

E

E

E


H

Veri D mi?

H

UygulamayBalatma lemleri

H

Veri ESC

mi?

E

EUYGULAMA

Alt Mensnden

k, Ekrana AnaMeny Gnder

UYGULAMAUYGULAMA





Veri A m?Veri A m?

Veri B mi?Veri B mi?

Veri C mi?Veri C mi?

H

E

H

H

GREVAlt Mensne Git

GREVAlt Mensne Git

SUNUCU

Alt Mensne Git

SUNUCU

Alt Mensne Git

STEMCAlt Mensne Git

STEMCAlt Mensne Git

E

E

E



H

Veri D mi?Veri D mi?

H



H

Veri ESC

mi?

Veri ESC

mi?

E

EUYGULAMA

Alt Mensnden


UYGULAMAAlt Mensnden


ekil 2.39 Uygulama Alt Mensne Ait Ak Diyagram

2.3.3.1. GREV Seenei

Bu mende, gelitirilmi olan uygulama erevesinde, zerinde allan

uygulama gelitirme kartnn grevi tayin edilmektedir. Men seildikten sonraki

ekran grnts ekil 2.40 da verilmitir. Seim yapldktan sonra klavyeden S,

I, ESC ve ENTER girileri yaplabilir. Klavyeden S harfinin girilmesi

allan kartn vazifesini SUNUCU, I harfinin girilmesi ise STEMC olarak

belirleyecektir. Sunucu olarak tercih yaplan kartta uygulama balatldna RF

modl verici olarak, istemci tercihinin yapld kartta ise RF modl alc olarak

alacaktr.


64/83

51

ekil 2.40 Uygulama Alt Mens Seenekleri

2.3.3.2. SUNUCU Seenei

Gelitirilen uygulamada sunucu iin bir kimlik tanmlanmtr. Sunucu,

kablosuz olarak gnderdii veri ierisinde kendi kimliini de gndermektedir.

stemci de gelen veri ierisindeki bu kimlii kontrol etmekte, kendisinde tanml olan

sunucu kimliiyle uyumas durumunda veriyi kabul edip grntlemektedir. Kimlik

olarak kullanlabilecek karakterler 0, 1, 2, , 9, A, B, C, D, E ve F dir. Sunucu

olarak tanmlanan kartta, istemci kimlii bir mana tamamaktadr. nk uygulama

erevesinde, hangi istemciye veri gnderilmek isteniyorsa nce o istemcinin kimlii

klavyeden girilecek daha sonra iletilecek olan bilginin girii yaplacaktr.

2.3.3.3. STEMC Seenei

Uygulama erevesinde, sunucunun kimlii gibi istemcilerin de kimlikleri

vardr. stemciler, kablosuz olarak gelen bilgi ierisindeki hedef istemci kimlik

bilgisine bakarlar, eer kendi kimlikleri ile uyuuyorsa gelen bilgiyi deerlendirir ve

grntlerler. Ayrca istemci olarak tanmlanan kartlarda, sunucu kimlii de nem

arz etmektedir. nk kablosuz olarak gelen bilgi ierisindeki gnderici kimlii,


65/83

52

istemci kartta tanmlanm olan sunucu kimliiyle karlatrlmaktadr. stemci

kimlii olarak kullanlabilecek karakterler 0, 1, 2, , 9, A, B, C, D, E ve F dir.

2.3.3.4. BALAT Komutu

Bu komut girildiinde mikro denetleyici nce RF modl ilkler. Daha sonra,

EEPROMda kaytl olan verileri okuyarak CC1000 e ykler ve kalibrasyon srecini

balatr. Kalibrasyon ilemi baarl olarak neticelenirse, GREV mensnde

girilmi olan bilgiye gre, RF modl alc veya verici olarak koullanr. Uygulama

balang ekrann (ekil 2.42) ykleyerek uygulamay balatr. Bu srece ilikin ak

diyagramekil 2.41 de verilmitir. Eer kalibrasyon ilemi baarsz olursa hata

mesaj ekranda grntlenir (ekil 2.42), uygulama balatlmaz. Uygulama

balatldktan sonra sonlandrmak iin mikro denetleyicinin ilklenmesi

gerekmektedir.

ekil 2.42 Uygulama Balang Ekran


66/83

53

UYGULAMABALANGICI

EEPROM DAN VERLER

OKU, CC1000 E YAZ

KALBRASYON HATASIMESAJINI EKRANA YAZ

ALICI MODU NKALBRASYONU BALAT

VERC MODU N

KALBRASYONU BALAT

H

Hata var m?

GREV TAYN ET

H

Sunucu mu ?

GREV=STEMC

RF MODL ALICIOLARAK KOULLA

GREV=SUNUCU

RF MODL VERCOLARAK KOULLA

AILI HATASI YOKMESAJINI EKRANA YAZ

RS232 DEN VER BEKLE


RF VER GR BEKLE

H

Hata var m?

E

E

E KALBRASYON HATASIMESAJINI EKRANA YAZ

UYGULAMABALANGICIUYGULAMABALANGICI

EEPROM DAN VERLER

OKU, CC1000 E YAZ

EEPROM DAN VERLER

OKU, CC1000 E YAZ

KALBRASYON HATASIMESAJINI EKRANA YAZKALBRASYON HATASIMESAJINI EKRANA YAZ



VERC MODU N

KALBRASYONU BALAT

VERC MODU N

KALBRASYONU BALAT

H

Hata var m?

H

Hata var m?

H

Hata var m?

Hata var m?

GREV TAYN ETGREV TAYN ET

H

Sunucu mu ?

H

Sunucu mu ?

H

Sunucu mu ?Sunucu mu ?

GREV=STEMC


GREV=STEMC


GREV=SUNUCU


GREV=SUNUCU



RS232 DEN VER BEKLE


RS232 DEN VER BEKLE


RF VER GR BEKLE


RF VER GR BEKLE

H

Hata var m?

H

Hata var m?

H

Hata var m?

Hata var m?

E

E

E KALBRASYON HATASIMESAJINI EKRANA YAZKALBRASYON HATASIMESAJINI EKRANA YAZ

ekil 2.41 Uygulama Balangc Ak Diyagram

2.3.4. Uygulamann almas

Gelitirilen uygulamada Sunucu-stemci (Server-Client) mimarisi esas

alnmtr. Bu nedenle uygulamann altrlabilmesi iin en az iki adet uygulama

gelitirme kartnn kullanlmas gerekmektedir. Bu kartlar ayr ayr bilgisayarlara

taklarak, bir tanesi SUNUCU dierleri de STEMC olacak ekilde

biimlendirilmelidir. Gerekli ayarlamalar yapldktan sonra sunucu olarak altrlan

kartn bal olduu bilgisayardan, istenilen istemciye kablosuz olarak veri aktarm


67/83

54

yaplabilmektedir. Burada aktarlacak veri, klavyeden girilecek olan maksimum 40

karakterdir (ekil 2.43).

. . . . . . . . . .

0 1 2 3 F

STEMCLERSTEMCLER

SUNUCUSUNUCU

MESAJ :MESAJ : XX + 40 Karakter+ 40 Karakter

0, 1, 2, ..A, B, ., F

( stemci Adresi)

. . . . . . . . . .

0 1 2 3 F

STEMCLERSTEMCLER

SUNUCUSUNUCU

MESAJ :MESAJ : XX + 40 Karakter+ 40 Karakter

0, 1, 2, ..A, B, ., F

( stemci Adresi)

ekil 2.43 Sunucu-stemci Mimarisi

Uygulama erevesinde bir protokol oluturulmutur. Bu protokole gre veri

paketleri oluturulmaktadr (ekil 2.44). Oluturulan veri paketi, ereve Ba, Paket

Ba, Sunucu Adresi, stemci Adresi, Veri Boyutu, Veri ve Paket Sonu bilgilerinden

olumaktadr.

ereve Ba(9xHAA+H00+H7F)

Paket Ba(HAB+HCD)

Sunucu Adresi(HXX)

stemci Adresi(HXX)

Veri Boyutu(HXX)

Veri(Maksimum 40xHXX)

Paket Sonu(HCD+HAB)

11 Byte 2 Byte 1 Byte 1 Byte 1 Byte Maks 40 Byte 2 Byte

19 - 59 Byte


Paket Ba(HAB+HCD)

Sunucu Adresi(HXX)

stemci Adresi(HXX)

Veri Boyutu(HXX)


Paket Sonu(HCD+HAB)


Paket Ba(HAB+HCD)

Sunucu Adresi(HXX)

stemci Adresi(HXX)

Veri Boyutu(HXX)


Paket Sonu(HCD+HAB)

11 Byte 2 Byte 1 Byte 1 Byte 1 Byte Maks 40 Byte 2 Byte

19 - 59 Byte

ekil 2.44 Veri Paketinin ereve Yaps


68/83

55

Sunucu taraftaki bilgisayardan istemci taraftaki bilgisayara veri gnderebilmek

iin, sunucu olan bilgisayarn klavyesinden veri girilmesi ve ENTER tuuna

baslmas gerekmektedir. Klavyeden ilk nce, veri gnderilmek istenen istemcinin

kimlii, sonra SPACE karakteri girilmelidir. Bundan sonraki karakterler kar tarafa

iletilecek olan bilgiyi oluturacaktr. Bu ekilde maksimum 40 karakter bilgi

girilebilmektedir. Daha fazla giri yaplmaya alldnda sesli olarak hata uyars

verilmektedir. Girdisi yaplan verinin kablosuz olarak iletilmesi iin ENTER tuuna

baslmas gerekmektedir. ENTER tuuna ilk basldnda ekranda # grlecektir,

ikinci kez ENTER a basldnda ise satr sonunda grlecek ve veri paketi

oluturularak RF modl zerinden aktarm yaplacaktr (ekil 2.45).

ekil 2.45 Uygulama Ekran

stemci tarafndaki RF modl alc olarak almakta ve srekli olarak veri

beklemektedir. Uygun formattaki veri paketini algladnda nce ortak veri olan,

paket ba ve paket sonu bilgilerini kontrol edilir. Bu bilgilerin doru olmas

durumunda, gelen paketteki sunucu kimlii bilgisi ile kendisinde kaytl olan sunucu

kimliini karlatrr. Eer adresler uyuuyorsa gelen paketteki istemci kimliine

baklr. stemci kimliklerinin de uyumas durumunda gelen veri paketi kabul

edilerek ilenir, tad bilgi Hyper Terminal ekrannda grntlenir. Uygulamann

sonlandrlabilmesi iin mikro denetleyicinin ilklenmesi gerekmektedir.


69/83

56

3. PERFORMANS TEST ve KARILATIRMA

Tasarlanan RF modller, farklartlar altnda karlkl olarak haberletirilerek

deiik performans testlerine tabi tutulmulardr. Yaplan testlerde, yukardabahsedilmi olan uygulama kullanlm ve yine yukarda verilmi olan ereve

yapsndaki 59 Byte (59*8=472 Bit) veri arka arkaya defalarca kablosuz olarak

iletilerek Hyper Terminal ekranndan takip edilmitir. Ayrca, Ankarada faaliyet

gstermekte olan UDEA firmasna ait benzer rnler ile ayn artlarda

karlatrmalar yaplmtr.

3.1. Mesafe Testleri

Ayn zelliklerde biimlendirilmi olan iki adet RF modl kullanlarak farkl

ortamlarda mesafe testleri gerekletirilmitir. Modller 433.92 MHZ frekansnda,

10mW gcnde alacak ekilde biimlendirilmitir. Modllerin zerinde takl

olduu uygulama-gelitirme kartlarndan birisi sunucu, dieri ise istemci olarak

artlanmtr. Yaplan testler ve neticeleri Tablo 2.11 de grlmektedir. Testler

neticesinde mesafe ile birlikte artan, zelikle yksek veri iletim hzlarnda

karlalan bit hatalar gzlenmitir. Testler esnasnda tek kutuplu (whip) anten

kullanlmtr. Farkl anten seenekleri ile, zellikle yagi anten (Ynl ve kazanl bir

anten eidi ) gibi kazanc 6dB ye varan antenler kullanlarak, iletiim mesafesinin

2-3 kat arttrlmas mmkn olacaktr. Ayrca, veri iletim hz drlerek de (2,4

KBaud/s), iletiim mesafesi iyiletirilebilir. Bu ekilde iletiim mesafesinin 1 Km.

nin zerine kmas mmkn olacaktr.

3.2. Karlatrma

Ankara da faaliyet gstermekte olan UDEA firmas tarafndan retilen UTR-

C10 serisi RF alc-verici modlleri, tasarm gerekletirilen RF modl ile benzer

zellikler gstermektedir. UDEA firmas tarafndan retilen sz konusu modllerin

imalatnda CC1000 yongasn kullanlmakta yalnz, modl ierisinde ilave olarak

mikro denetleyici de yer almaktadr. Bu mikro denetleyici sayesinde, modl

altrldnda, CC1000 in ilkartlamalar yaplmakta ve nceden belirlenmi olan

alma zellikleri (frekans, veri iletim hz, g vb.) yklenmektedir. Bu nedenle,

UDEAya ait modllerin zellikleri kullanc tarafndan deitirilememektedir. Bu dakullanm esnekliini kstlamaktadr.


70/83

57

UDEA firmasna ait RF modller, uygulama-gelitirme kart zerine

yerletirilerek, tez erevesinde gerekletirilen uygulama altrlm ve neticeleri

gzlenmitir. Tablo 3.1 de verilmi olan testler benzer ekilde UDEA ya ait

modller ile gerekletirilmitir. Ancak UDEA nn modlleri zerinde deiiklik

yaplamad iin tasarlanan RF modln alma artlar deitirilerek UDEA ile

ayn yaplmtr (433,400 MHZ, 9600 Baud/s, 10mW). Testler neticesinde her iki

modlnde benzer ekilde altklar gzlenmitir. Bu benzerliin sebebinin,

CC1000 yongasnn az sayda evresel elemanla almasndan ve tasarm konusunda

Chipcon firmas tarafndan hazrlanan yardmc aralarn kullanmndan

kaynakland dnlmektedir.

Tablo 2.11 Mesafe Testleri Sonu Tablosu

ORTAM MESAFE VER HIZI VER MKTARI NETCE

Ak Alan 10m 2400 Baud/s 4720 Bit (10 * 472) Hata Yok



Ak Alan 100m 38400 Baud/s 4720 Bit (10 * 472)Nadiren

1-2 Bit Hatas

Bina i 1 Kat 2400 Baud/s 4720 Bit (10 * 472) Hata Yok




Bina i 3 Kat 38400 Baud/s 4720 Bit (10 * 472)Nadiren

1-2 Bit Hatas


71/83

58

4. SONU

Bu almada, kablosuz olarak veri aktarm yapabilen bir RF modl ile

uygulama-gelitirme alt yaps salayan bir kart tasarm yaplmtr. Bir kullanc arayz gelitirilerek, sistemin esneklii arttrlmaya allmtr.

Tasarlanan ve gerekletirilen RF modl almaktadr. Ancak ISM/SRD

frekanslarnda almay dzenleyen kurallara ve standartlara gre test edilememitir

[10]. zellikle ticari bir uygulamann sz konusu olmas halinde, mezkur kurallarn

ve standartlarn test edilmesi, neticeye gre tasarm zerinde iyiletirmelerin

yaplmas gerekecektir.

Yukarda bahsedilen standartlar, RF modllerin alma artlarn dzenledii

gibi, gelitirilen uygulamalar erevesinde, sistemlerin alma ekillerini de

dzenlemektedir. Ortak ve snrl bir kaynak olan frekanslarn kullanm, gerek bant

genilii gerekse sre olarak kstl tutulmaktadr. Bu adan baklarak, gelitirilen

uygulama erevesindeki yayn yapma srelerinin dzenlenmesi gerekmektedir.

Gerekletirilen ara yz Hyper Terminal program kullanlarak

grntlenebilmektedir. Sz konusu programn tm Windows iletim sistemlerinde

standart olmas, kullanc asndan kolaylk salamakta, zel bir programn

bilgisayarlara yklenmesi gerekmektedir. Ancak, ara yzn sadece metinlerden

olumas, beraberinde kullanm zorluu getirmektedir. Grsel bir ara yz program

tasarlanarak, kullanm kolaylnn salanmas ve alternatif uygulamalarn

gerekletirilmesi mmkndr.


72/83

59

KAYNAKLAR

[1] Chipcon AS, CC1000 Data Sheet ( Rev. 2.3 ), Austos 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 ), ubat 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 ), Mays 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), Eyll 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 Users Guide, 2005

[16]ST Microelectronics, HCF4094B Data Sheet, 2003


73/83

60

ZGEM

Blent Bora Suyabatmaz, 19 Haziran 1977de Rizede dodu. lk renimi,

Rizede balad, zmitte devam etti, Bandrmada baaryla tamamland. Orta ve lise

renimlerini Bandrmada tamamlad. 1995 ylnda Kocaeli niversitesi, Elektronik

ve Haberleme Mhendislii Blmne girdi. Bir yl ngilizce hazrlk eitimiyle

birlikte 2001 ylnda lisan eitimini baaryla tamamlad. 2002 ylnda Gebze Yksek

Teknoloji Enstits, Elektronik Mhendislii Blmnde yksek lisans eitimine

balad. 2004 ylnda, Trk Silahl Kuvvetleri Kara Kuvvetleri Komutanlnda

szlemeli subay olarak almaya balad. Halen szlemeli subay olarak ve

Mhendis Temen sfatyla almaya devam etmektedir.


74/83

61

EK-1

CC1000E AT YAZMA TABLOLARI


75/83

62


76/83

63


77/83

64


78/83

65


79/83

66


80/83

67


81/83

68


82/83

69


83/83

70

EK-2

HC/CD4094B YE AT DORULUK TABLOSU

Documents

Alici Verici Tasarimi Tez