TRÅDLÖS GATEWAY, ZIGBEE TM RS232

Transkript

1 Examensarbete 10 poäng C-nivå TRÅDLÖS GATEWAY, ZIGBEE TM RS232 Reg.kod: Oru-Te-EXE084-EL106/05 Markus Hultgren Elektronikingenjörsprogrammet 120 p Örebro vårterminen 2005 Examinator: Sune Bergelin WIRELESS GATEWAY, ZIGBEE RS232 Örebro universitet Örebro University Institutionen för teknik Department of technology Örebro SE Örebro, Sweden

2 Sammanfattning Examensarbetet utfördes hos Tritech Technology AB i Örebro och innefattade programmering av ett MMI samt konstruktion av kapsling. MMI kallas det gränssnitt som gör att vi kan styra och kommunicera med hårdvaran. Utgörs exempelvis av en knappsats och en display i en mobiltelefon. Min uppgift var att skapa en gemensam plattform för sammankopplande av en ZigBee-enhet, en webbserver, en LCD-skärm och några knappar. Detta önskade Tritech att få i en estetiskt tilltalande plattform för sina kunddemonstrationer. Utvecklingskortet för ZigBee och webbservern fanns sedan tidigare för projektet. Arbetet inleddes med studier av specifikationer. Därefter införskaffades de övriga komponenterna och lådan konstruerades. Ljuset från lysdioderna på korten leds till fronten via fiber. Den färdiga konstruktionen hade för avsikt att på skärmen kunna visa IP-adress, nätmask och liknande LAN-information samt nätlista för anslutna ZigBee-enheter. Mjukvara skrevs för displaydrivning och knapphantering. Informationen hämtas främst från listor som skapas av webbservern men en del måste genereras manuellt i webbgränssnittet. Ett par tidskrävande problem dök upp under vägen men gick att lösa. Resultatet blev bra och demoprodukten har använts mycket. I

3 Abstract This final thesis was performed at Tritech Technology AB in Örebro. It contains programming of an MMI and construction of the enclosure. MMI is the interface between the user and the equipment or machine. An example of Man Machine Interface is the keypad and display of a mobile phone. The main task was to create a common platform with a ZigBee unit, a web server, a couple of buttons and a LCD monitor. The enclosure should be as aesthetic as possible since it is meant for demo use. The ZigBee development kit and the web server were already purchased for the project so the first step was to read its specifications and manuals. After that it was time to get the components needed for the rest. Fibre is used to transfer the light from the light emitting diodes to the front. The final product was intended to show IP address, net mask and other similar LAN information for the web server and show the net list of the connected ZigBee devices. Software was written for the display and the buttons. The information that shows on the screen is mainly created automatically by the web server but some need to be generated manually at the web interface through a computer. A couple of time consuming problems occurred throughout the work but they were solved. This demo product went out well and has been used frequently. II

4 Förord Ett stort tack till Mattias Wide för möjligheten att få genomföra mitt examensarbete på Tritech och till Niklas Thunberg som var min handledare. Jag vill även tacka de övriga anställda för handledning, hjälp och trevligt bemötande samt Kjell Mårdensjö, min handledare på Örebro Universitet. Markus Hultgren Örebro den 23 maj 2006 III

5 Innehållsförteckning 1 INTRODUKTION PROBLEMBESKRIVNING EXISTERANDE PRODUKTER Webbserver ZigBee ZIGBEE-STANDARDEN STUDIE OCH VAL AV METOD PLANERING INKÖPSLISTA GRÄNSSNITTETS FUNKTION Tillståndsdiagram EXISTERANDE FUNKTIONER MÄTNINGAR OCH GENOMFÖRANDE HÅRDVARA MJUKVARA SciTE Avr-gcc KÄLLKOD Kompilering Trådskapande i NutOS MMI.H MMI.C TEST AV KOD PROBLEM UNDER VÄGEN RESULTAT SLUTSATS REFERENSER LITTERATURFÖRTECKNING BILDER SPECIFIKATIONER WEBBSIDOR FÖRKORTNINGAR BILDFÖRTECKNING FIGURFÖRTECKNING BILAGOR IV

6 1 Introduktion Arbetet kretsar kring ZigBee som är industristandarden för energisnål och lågpresterande kortdistansradio. Den är konstruerad för att vara störtålig, tillförlitlig och applicerbar på batteridrivna system. Sändningseffekten är låg och ligger långt under brusnivån. ZigBee är baserat på IEEE som i huvudsak specificerar länklagret och det fysiska lagret. Ett ZigBee-system blir självlärande med den så kallade Mesh-funktionaliteten och letar nya kommunikationsvägar inom nätet vid störningar, för svaga signaler eller när enheter inte längre finns kvar. 1.1 Problembeskrivning Tritech Technology AB i Örebro har sedan en tid haft trådlös kommunikation som specialitet och jobbar nu mest med ZigBee. Tritechs önskemål var att ta fram en smidig plattform för att integrera ett processorkort med en ZigBee-router tillsammans med ytterligare ett processorkort i form av en webbserver. För att få tillgång till information om varje enhets funktionalitet har Tritech utvecklat ett webbaserat verktyg för övervakning och viss konfigurering. Webbservern kommunicerar med ZigBee-kortet genom RS232 och Tritechs egenutvecklade protokoll. Syftet med examensarbetet var att göra lösningen demonstrationsmässig. Med det menas att den skall vara smidig att plocka med sig och vara estetiskt tilltalande. Tidigare var det både klumpigt och fult då det var en del kablar att koppla ihop. För att möjliggöra att kunna se delar av informationen utan att behöva ansluta boxen till nätverk ville Tritech ha en LCD-skärm med ett par tillhörande knappar. En ZigBeeenhet kommunicerar med ytterst låg effekt och det ställer höga krav på att kapslingen skall vara radioanpassad. Speciellt när den integrerade antennen används. Den klart största delen av arbetet är dock programmeringen av LCD-drivningen. För kravspecifikationen i sin helhet, se bilaga 1. Nedan ses en illustration över upplägget. 4 KNAPPAR I/O ETHERNUT 2.1b WEBBSERVER I/O WINTEK WD-C1602MB-6NLWa LCD CHIPCON UTVECKLINGSKORT ZIGBEE Figur 1 - Projektets tänkta struktur 1.2 Existerande produkter Till projektet fanns sedan tidigare de två processorkorten som beskrivs nedan. Övriga komponenter inhandlades från ELFA. 1

7 1.2.1 Webbserver Jag använde en kretslösning från egnite Software GmbH som heter Ethernut 2.1b. Kretsen är i stora drag bestyckad med en Atmel ATMega128-processor, en nätverksmodul, styrkrets för RS232, en Xilinx XC9536XL CPLD samt ett externt minne. Webbservern har ett operativsystem som heter NutOS. Bild 1 - Webbservern Ethernut 2.1b i skala 1:1. Foto från egnite Software GmbH ZigBee ZigBee-kortet är ett utvecklingskort från Chipcon och har beteckningen CC2420DB. Det är bestyckat med ATMega128L-processorn. Bild 2 - ZigBee-kortet från Chipcon i skala 1:1. 2

8 1.3 ZigBee-standarden För att enklare förstå vad den här lådan skall användas till följer här lite information om ZigBee. ZigBee bygger på IEEE som i OSI-modellen definierar det fysiska skiktet, länkskiktet och delar av nätverkslagret. Däremot nämns inget om hur adressering skall gå till. Det är där ZigBee kommer in i bilden. I jämförelse med andra standarder för kortdistansradio erbjuder ZigBee utökad säkerhet i form av uppgraderade krypteringsalgoritmer, smartare logik och större flexibilitet. I skrivande stund finns det endast en färdig profil från ZigBee-alliansen och den är tänkt för hemautomation. Profilen innehåller styrning av belysning, fotosensorer, larm och liknande. Alliansen är en organisation som arbetar för en fortsatt gemensam utveckling av standarden. Företag som Motorola, Freescale, Chipcon, Samsung med flera bidrar aktivt till utvecklingen av ZigBee. Tritech är medlem i alliansen men inte som en drivande instans. Inom ZigBee nämns ofta två typer av enheter med olika funktionalitet. En enhet kan vara en FFD (Full-Function Device) eller en RFD (Reduced-Function Device). En FFD är en enhet som innehåller all funktionalitet och kan programmeras som router, nätkontroller eller slutenhet. En RFD innehåller följaktligen så få funktioner som möjligt då den är tänkt för batteridrift. Detta bestäms rent mjukvarumässigt. För de två typerna gäller också olika förutsättningar gällande topologier. En FFD kan kommunicera med alla typer av enheter medan en RFD endast kan kommunicera med den överliggande enhet den kopplat upp sig mot först. Det kan vara en FFD eller en anslutning direkt till nätkontrollern (NC) och alltså inte till en annan RFD. Flera olika topologier är möjliga att använda men när det gäller ZigBee är allt annat än Mesh ointressant. Detta väljs manuellt vid programmering av nätet och är inget enheterna bestämmer själva. När ett ZigBee-nät startas upp kopplar alla enheter upp sig mot nätkontrollern, som måste finnas och behöver startas först. Med Mesh-struktur blir nätet slumpartat och kan bli svårt att överblicka. Det är dock inte nödvändigt att veta exakt hur alla kopplingar ser ut för att kunna skicka meddelanden. Viktigt att komma ihåg är att beteckningarna i och inom ZigBee inte alltid betyder samma sak. Varje nät har ett unikt hoppmönster och enheterna använder algoritmen CSMA-CA (Carrier Sense Multiple Access Collision Avoidance) för kommunikationen. I korthet bygger det på att en enhet först lyssnar av nätet efter pågående trafik innan sändning sker. Är det redan trafik på kanalen väntar enheten ett slumpmässigt tidsintervall innan nytt försök till sändning. ZigBee använder sig av DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) på den fysiska nivån men hur det fungerar tar jag inte upp i det här arbetet. Spektrumet har delats in i 16 kanaler i intervallet 2,402 2,480 GHz. Alternativt kan 10 kanaler användas vid 915 MHz eller bara en kanal i det europeiska spektrumet vid 868 MHz. Att just 16 kanaler används för 2,4 GHz har ingen anknytning till DSSS utan är helt enkelt något som konstruktörerna valt. Tillgängliga datahastigheter är 20kbps vid 868 MHz, 40 kbps vid 915 MHz och 250 kbps vid 2,4 GHz. I optimala förhållanden kan förbindelsen klara upp till ca 200 m utan extra förstärkning. Då sändningseffekten inte tillåts vara hög i de fria frekvenserna används ofta en förstärkare (LNA) med högt SNR på ingången hos en enhet för att kunna detektera svagare signaler. Viktigt att notera är att även om datahastigheten är upp till 250 kbps i 2,4 GHz är det inte 3

9 lämpligt att skicka data som behöver mer än ett paket (128 Byte). ZigBee har nämligen inte inbyggt stöd för hantering av fragmenterade paket. Dessutom kan tidsluckorna vara långa. Video- eller ljudströmmar är alltså inte att tänka på som ZigBee ser ut idag. Hela idén med strömsnålhet skulle också haverera. ZigBee har en komplett protokollstack och har dessutom stöd för en simplare Slaveonly -stack. Maximalt klienter kan teoretiskt hanteras men i praktiken nås ett maximum redan vid enheter. Anledningen till det är att nätet då fylls av enbart routing-tabeller samt att det troligtvis blir problem med minnet i enheterna. Tiden det tar att koppla upp en enhet på nätet första gången är normalt ca fem sekunder men går att få ner till dryga sekunden. För en sovande enhet tar starten sällan mer än tre millisekunder. Standarden erbjuder stora möjligheter för användning inom många områden. Utöver belysning i hemmet kan ZigBee exempelvis användas för interaktiva spel, distansmätning, bevakningssystem och fjärrkontroller av olika slag. 4

10 2 Studie och val av metod 2.1 Planering Tillsammans med Tritech utformades en tidsplan som beräknades motsvara 10 poäng. För att kunna genomföra uppgiften krävdes förståelse av hur det befintliga systemet arbetar. En studie av på ZigBee-standarden och Atmels processor ATmega128 gjorde det lättare att planera resten av arbetet. Tidplanen i sin helhet återfinns i kravspecifikationen. Första veckan ägnades åt studier och val av kapsling. Två veckor avsattes för implementering, koppling och felsökning. Den resterande tiden utöver rapportskrivning anslogs till programmering, mätningar, utvärdering, test och felsökning men även analys av existerande protokoll. På grund av ett mer begränsat minnesutrymme i Chipcons utvecklingskort valde jag webbservern som värd för min programkod eftersom den har mer minne i form av ett externt flash-minne på 512 kbyte. Dessutom har det kortet fler I/O-portar tillgängliga. Koden implementeras som en tråd i operativsystemet och får då en ställbar prioritet. Vilket är bra då avläsning av knappar och utskrifter till LCD-skärmen inte bör ta mer processortid än nödvändigt från de viktigare funktionerna som kommunicerar över RS232 till ZigBee-kortet. Operativsystemet kan bara hantera ett begränsat antal trådar och är redan på bristningsgränsen till vad servern klarar av. Detta märktes tydligt då webbservern gärna hänger sig när två klienter ansluter sig samtidigt. Gränssnittet består av en LCD-skärm, fyra stycken knappar och sex stycken lysdiodindikatorer på frontpanelen. Tre stycken ljusdioder är för Ethernut som visar om kortet är spänningssatt, har kontakt med nätet och om det är trafik på porten. På ZigBee-kortet finns fyra stycken programmerbara lysdioder varav tre leds fram till fronten på lådan. De har inte någon funktion till en början men möjligheten bör finnas att kunna aktivera dem för framtida användningsområden. Skärmen, en LCD med 16x2 tecken, skall visa kortfattad statusinformation. Främst IP-adress, nätmask och övrig LAN-relaterad information för Ethernut. Displayen ska även kunna visa nätlista från kontrollerenheten. Denna lista uppdateras via webbgränssnittet till Ethernut via ZigBee-routern i lådan och är därför tillgänglig först efter att det är gjort. Fyra små knappar kommer att användas då ett litet tangentbord inte får plats. 2.2 Inköpslista Komponenter inhandlades från ELFA och beställdes så snart valet av MMI var klart. Skarvdon RJ45 panelmontage Nollmodemskabel (DB9F-DB9F) Wintek WD-C1602MB-6NLWa OKW Ergo-case L Ljusledare i fiber Chassidon 2,1 mm (5,5) och propp 2,5 mm (5,5) AMP Kontaktdon typ DIN41651/MIL-C pin Amphenon flatkabel 1,27 mm Spänningsregulator TS7805CI 5V 1,5A Tryckströmställare (6x6 mm) 5

11 2.3 Gränssnittets funktion Menysystemet är uppbyggt så att när en knapp trycks ner startas loopen för den knappen. När loopen har stegats klart visas startsidan igen. Detta sker med samma knapp. Vid tryck på en knapp aktiveras dessutom en timer som räknar till ca 30sek och sedan skriver ut introduktionstexten på nytt om ingen knapptryckning skett. I samband med det nollställs timern och aktiveras inte igen förrän nästa knapptryckning. Däremot innefattas inte denna funktion vid tryck på knapp tre och fyra som endast är programmerade för att släcka och nollställa skärmen. Dessa två knappar har sparats för framtida ändamål. Här följer en illustration som visar hur gränssnittet är uppbyggt. K1 Introduktion till Ethernut IP-nummer Nätmask Gateway Initieringstexten visas igen K2 Introduktion till nätlistan Stegar nätlistan och visar två adresser för varje ruta till listslut Initieringstexten visas igen K3 Ingen funktion K4 Ingen funktion Figur 2 - Funktionalitet hos MMI 6

12 2.3.1 Tillståndsdiagram Här följer ett diagram som visar hur hoppen sker mellan menyerna. K4 K3 K4 K2 K3 K4 K1 K2 K3 K4 Start State 0 K1 State 1 K2 State 2 K3 State 3 K4 State 3 K1 K1 K2 K3 K2 K1 K2 K3 K1 K4 Figur 3 - Tillståndsdiagram Vid tryck på en ny knapp sker en förflyttning till den nya menyn oavsett vilken av de andra som visades innan. Observera att eventuella undernivåer stegas genom innan startsidan, State 0, visas igen. 2.4 Existerande funktioner För att undvika onödig trafik på serieanslutningen till ZigBee-kortet kommer några redan existerande listor att hämtas in. Utöver dem används funktioner i NutOS. Listorna skapas av en annan tråd i processorn som sköter kommunikationen över COM-porten. Mer om hur det fungerar finns att läsa i kapitlet om källkod på sidan 9. 7

13 3 Mätningar och genomförande 3.1 Hårdvara En låda i ABS-plast (UL 94HB) valdes som inkapsling för att inte inverka negativt på signalstyrkan. Innan hårdvaran var möjlig att montera i lådan behövdes lite hantverksarbete. Hål för LCD-skärm, kontakter och knappar frästes ur. Spänningssättning av korten sker via en extern standardadapter som levererar 9 V DC. I lådan sitter en spänningsregulator som sänker spänningen till 5 V för LCD och parallellkopplar 9 V till de två korten som har egna regulatorer. LCD D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 E RW RS Vee Vdd Vss 7805 K1 K2 K3 K PORTB PORTD Webbserver ZigBee DC 9V RJ45 RS232 Figur 4 - Kopplingsschema 8

14 Knappsatsen använder sig av pull-down och är kopplad som figuren nedan visar. Det betyder att I/O-pinnarna sätts höga i processorn och tvingas ner till jord av knappsatsen. Resistorn R1 har som funktion att begränsa strömmen mellan knapparna och jord. Om detta inte görs kan I/O-portarna på webbservern lätt gå sönder. Knapp 1 R1 8,2k Knapp 2 Knapp 3 PB3 PB5 PB6 PB7 Knapp 4 Avkodningen av knapparna gick inte så smärtfritt som jag trodde den skulle göra. En rad olika kombinationer, som borde ha fungerat, testades innan jag hittade en fungerande lösning som NutOS accepterade. 3.2 Mjukvara Utvecklingen av programvaran skedde på en PC i Windows-miljö. Vid överföring av kod från datorn till webbservern användes JTAG SciTE Denna Scintilla-baserade textredigerare blev valet för programmeringen. Programmet har de nödvändigaste och mest önskvärda funktionerna som radnumrering och färgkodning för de vanligaste programspråken Avr-gcc Kompilator för AVR-processorer. Programmet kompileras enkelt från ett DOSfönster och använder GNU-licens. 3.3 Källkod Programmeringen är i mitt fall gjord i ren C men övriga delar av webbservern är skrivna i C och C++, både av tillverkaren egnite Software GmbH och av Tritech. För kommunikationen mellan webbservern och ZigBee-kortet hade Tritech redan ett komplett protokoll för RS232 med färdiga funktioner som jag kunde använda mig av genom att hämta in deklarationerna för dem. För att förstå hur dessa fungerar har jag läst ytterligare specifikationer och källkod. De funktioner jag behöver använda mig av är följande. GetDataAtId() GetCount() Hämtar en nod-adress på en angiven minnesplats i vald lista. Listan klarar bara adresser på 8 bitar så nodens 16 bitar långa adress är uppdelad på två platser. Därför måste denna anropas två gånger och spara undan resultatet till två variabler som sedan slås ihop vid utskrift. Funktionen returnerar antalet nod-adresser som finns allokerade. 9

15 Inet_Ntoa() NutSleep() Anropar en funktion som i sin tur hämtar in Ethernet-relaterad information via funktionen ConfNet. Integrerad funktion i NutOS som låter processorn sätta tråden i viloläge och anges i millisekunder. Detta är att föredra i de flesta fall då en vanlig fördröjning som NutDelay låser processorn under tiden Kompilering För att kunna kompilera min programkod behövdes en del modifikationer göras i ett par make-filer. Dessa filer ger bland annat kompilatorn information om vilka filer och mappar som skall inkluderas i kompileringen. Filerna följde med som exempel till webbserverns operativsystem men har modifierats av Tritech. Jag behövde skriva in mina filer i dem. Ett exempel på det ses nedan. SRCS = $(PROJ).c mmi.c $(WEBFILE) Kommandot för kompilering är make all följt av make burn för överföring till flashminnet. Innan detta kan göras måste en sökväg till NutOS systemfiler skrivas in i DOS-fönstret för att bindningen skall fungera. Den ser ut som följer. PATH=C:/ethernut/nut/tools/win32;%PATH% Trådskapande i NutOS För att skapa min tråd används kommandot NutThreadCreate("MMI", MMI, NULL, 512); i filen ZigBee.c som jag utesluter i detta dokument MMI.H I filen mmi.h deklarerar jag mina funktioner. Det enda som behöver inkluderas här är filen thread.h. #include <sys/thread.h> #ifndef MMIH #define MMIH THREAD(MMI,arg); char lcd_start(void); void startup_proc(void); char lcd_clear(void); char lcd_print_ch(unsigned char ch); char lcd_print(unsigned char *mess); void lcd_raw_send(unsigned char in, char mask); int lcd_delay(int size); void lcd_command(unsigned char in); #endif MMI.C För att kunna komma åt önskade färdiga funktioner i webbservern, och de funktioner som Tritech skrivit, måste en del h-filer hämtas in. Några standarbibliotek och några systemspecifika. #include <string.h> #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <io.h> #include <sys/nutconfig.h> #include <sys/timer.h> 10

16 #include "mmi.h" #include <arpa/inet.h> #include <sys/confnet.h> #include "list.h" #include "ZigBee.h" När det är gjort börjar jag med att definiera några variabler för att underlätta resten av programmeringen och slippa fördröjningar på fler ställen. Tiderna har senare ändrats fortlöpande för att optimera hastigheten. #define RS 0x01 #define EBIT 0x04 #define PUTCHAR_DELAY 2 #define CLEAR_DELAY 1 #define POWER_UP_DELAY 800 #define BIT_DELAY 1 #define BUTTON 300 // Register select. // Enable. // Antagen tid för utskrift av tecken. // Antagen tid för rensning av skärm. // Fördröjning av uppstart // Antagen tid för att skicka en bit. // För att undvika kontaktstudsar LCD_START Funktionen lcd_start behandlar uppstarten av LCD-skärmen. Det som sker här är initiering av I/O-portar på webbservern och funktionsinställning på LCD-skärmen. Funktionen anger vilka pinnar som är ingångar respektive utgångar samt vilka som skall 1-ställas. char lcd_start(void) DDRB = 0x17; PORTB = 0xE8; DDRD = 0xff; PORTD = 0x00; NutSleep(POWER_UP_DELAY); lcd_command(0x38); lcd_delay(bit_delay); lcd_delay(bit_delay); lcd_command(0x01); lcd_delay(bit_delay); lcd_command(0x0c); lcd_clear(); return 1; Kommandoförklaring: 0x38 Initiering av LCD med 8 bitars dataöverföring. 0x01 Rensar skärmen och flyttar markörer till första tecknet på rad ett. 0x0c Display på med inget understruket och ingen blinkade markör. Önskas markör så använder man 0x0f för att slå på pekare. 11

17 STARTUP_PROC I den här funktionen skrivs introduktionstexten ut. Det görs genom att två stycken strängar av typen char hårdkodas. Därefter skickas de till lcd_print. void startup_proc(void) char st_row1 [] ="Tritech demo"; char st_row2 [] ="WWW & ZigBee"; lcd_clear(); lcd_print(st_row1); lcd_command(0xa8); lcd_print(st_row2); NutSleep(BUTTON); LCD_DELAY En enkel liten funktion som endast skickar vidare en tid angett i millisekunder till NutDelay som är en del av NutOS. Kommandot låser processorn under tiden funktionen är aktiv. Fördröjningen bör alltså vara så kort som möjlig. Detta kan tyckas lite onödigt, men gör det smidigare vid flytt till annan plattform. int lcd_delay(int size) NutDelay(size); return 1; LCD_RAW_SEND Funktionen har till uppgift att skicka rådata till skärmen. Önskas ett kommando skrivas på porten sätts RS till 0, annars 1. Detta väljs med variabeln mask. Därefter tilldelas PORTD värdet på in. E sätts och en delay ser till att värdet hinner skrivas in. Därpå togglas E och RS följt av att PORTD nollställs för att förhindra att någon bit blir flytande. En åtgärd som jag var tvungen att lägga in på grund av att det problemet uppstod. Följden blir att övergången mellan t ex > 0111 tar för lång tid och fel tecken skrivs då ut. Detta förekom endast vid vissa växlingar och var relativt lätt att härleda. void lcd_raw_send(unsigned char in, char mask) if (mask == 0) PORTB = PORTB & ~RS; else PORTB = PORTB RS; PORTD = in; lcd_delay(bit_delay); PORTB = PORTB EBIT; lcd_delay(bit_delay); PORTB = PORTB & ~EBIT; PORTB = PORTB & ~RS; lcd_delay(putchar_delay); PORTD =0x00; 12

18 LCD_PRINT_CH Tar värdet på in och adderar det som en parameter till LCD_RAW_SEND tillsammans med RS. char lcd_print_ch(unsigned char in) lcd_raw_send(in, RS); return 1; LCD_COMMAND Gör i stort sett samma sak som ovanstående funktion men här skickas en nolla med istället för att bitsträngen skall tolkas som ett kommando av LCD-skärmen. void lcd_command(unsigned char in) lcd_raw_send(in, 0); LCD_CLEAR Rensar skärmen och skickar markören till första raden och första kolumnen. char lcd_clear(void) lcd_command(0x01); lcd_delay(clear_delay); lcd_command(0x02); lcd_delay(clear_delay); return 1 ; LCD_PRINT Uppdelning av teckensträng för vidarebefordring av tecken till LCD_PRINT_CH. För att undvika att mellanslag i strängarna blir ett specialtecken omvandlas de till den korrekta ASCII-koden för mellanslag. char lcd_print(unsigned char *mess) unsigned char i = 0; for(i=0;mess[i];i++) if(mess[i] == ' ') lcd_print_ch(0x20); else lcd_print_ch(mess[i]); return 1; 13

19 MAIN Nu följer den del av koden som sköter knapparna, hämtning av nätlista, IP-nummer osv. Min kod implementeras som en tråd i NutOS och måste ha följande form. THREAD[<namn>, <arg>]. Det som först sker är att parametern som hämtas in skickas vidare till funktionen RadioThreadStruct som finns definierad i ZigBee.h. Därefter anropas LCD_START följt av STARTUP_PROC och skapande av variabler. THREAD(MMI, arg) RadioThreadStruct *MMIStructp = arg; lcd_start(); startup_proc(); int state=0, n=0, i=0,eth_step=0,timer=0,t_set=0; unsigned char nuts_list1, nuts_list2; // Fördefinierade texter char ether [] ="Ethernut IP"; char ethermask [] ="Ethernut NETMASK"; char ethergate [] ="Ethernut GATEWAY"; char list_text1 [] ="Press again to"; char list_text2 [] ="view the netlist."; char list_text3 [] ="No list found."; char etherinfo1 [] ="Press again for"; char etherinfo2 [] ="Ethernut info."; char button2 [] ="B2 not assigned"; char blank [] = " "; char to_lcd_line1[41] =" ", to_lcd_line2[41] =" "; När definieringarna är klara startas min programkod som en evig loop. För att formateringen skall bli bra i nätlistan (DevList) så börjar jag med att hämta in antalet noder som hittats i ZigBee-nätet. För knapparna gäller att inläsningen sköts av en ifsats som reagerar när en av knapparna blir noll. I slutet på varje if-sats anropas funktionen NutSleep med värdet BUTTON som parameter med syftet att motverka kontaktstudsar. Vad som utförs för respektive knapp finns beskrivet i illustrationen på sidan 6 och förklaras inte vidare här. for(;;) n = GetCount(&MMIStructp->DevList); if (!(PINB & (1<<PINB3)) ) timer=0; t_set =1; if(state==0 state==2 state==3 state==4) state=1; lcd_clear(); lcd_print(etherinfo1); lcd_command(0xa8); lcd_print(etherinfo2); eth_step=1; else if (eth_step==1) lcd_clear(); lcd_print(ether); lcd_command(0xa8); lcd_print(inet_ntoa(confnet.cdn_ip_addr)); eth_step++; else if (eth_step==2) lcd_clear(); lcd_print(ethermask); lcd_command(0xa8); 14

20 lcd_print(inet_ntoa(confnet.cdn_ip_mask)); eth_step++; else if (eth_step==3) lcd_clear(); lcd_print(ethergate); lcd_command(0xa8); lcd_print(inet_ntoa(confnet.cdn_gateway)); eth_step++; else NutSleep(BUTTON); state=0; eth_step=0; t_set =0; startup_proc(); if (!(PINB & (1<<PINB5)) ) timer=0; t_set =1; if(state==0 state==1 state==2 state==4) state=3; lcd_clear(); lcd_print(list_text1); lcd_command(0xa8); lcd_print(list_text2); else if(i+1>n) if(n==0) lcd_clear(); lcd_print(list_text3); lcd_command(0xa8); lcd_print(blank); NutSleep(1500); t_set =0; startup_proc(); else state=0; i=0; lcd_clear(); t_set =0; startup_proc(); else lcd_clear(); GetDataAtId(&MMIStructp->DevList, i,&nuts_list1); sprintf(to_lcd_line1, "%d of %d: 0x%.2x", i+1, n, nuts_list1); i++; lcd_print(to_lcd_line1); lcd_command(0xa8); if (i<n) GetDataAtId(&MMIStructp->DevList, i, &nuts_list2); sprintf(to_lcd_line2,"%d of %d: 0x%.2x", i+1, n,nuts_list2); i++; lcd_print(to_lcd_line2); else 15

21 lcd_print(blank); NutSleep(BUTTON); if (!(PINB & (1<<PINB6)) ) timer=0; t_set =1; if(state==0 state==1 state==3 state==4) state=2; lcd_clear(); lcd_print(button2); else state=0; startup_proc(); t_set =0; NutSleep(BUTTON); if (!(PINB & (1<<PINB7)) ) timer=0; t_set =1; if(state==0 state==1 state==2 state==3) state=4; lcd_clear(); lcd_print(blank); t_set =0; else state=0; t_set =0; startup_proc(); NutSleep(BUTTON); timer++; Här följer ett litet tillägg i form av en enkel skärmsläckare som gör att startsidan visas efter en stunds inaktivitet. Variablerna timer, state och t_set nollställs. T_set används till att starta timern. Är den inte satt till 1 så startas inte timern. Undantag från skärmsläckaren bör kunna göras. if (timer==400 && t_set ==1) state=0; timer=0; t_set=0; startup_proc(); if (timer==501) timer=0; NutSleep(100); //Slut på kod 16

22 3.4 TEST av kod För att kunna testa min programkod, utan att behöva koppla upp ett ZigBee-nät varje gång, använde jag mig av hårdkodning i början för att lägga in enheter i listan. Kommandot för att lägga in enheter ser ut som följer och funktionen är en del av Tritechs egen kod. AddToList(&MMIStructp->DevList, 0x12); Funktionen hämtas in via ZigBee.h. Detta medför också att variabeln för antalet enheter uppdateras vilket jag utnyttjar vid utskrift av listan. 3.5 Problem under vägen Operativsystemet visade sig innehålla en drivrutin för utmatning av strängar till LCDskärm. Den fick jag dock inte att fungera. Efter en gemensam felsökning tillsammans med min handledare på Tritech konstaterade vi att programkoden var onödigt komplicerad för uppgiften. Dessutom var den och ganska krävande för ett så litet operativsystem och med en så pass svag processor. Det fanns helt enkelt inte tid att fördjupa sig mer på det. Jag valde därför att sköta utskrifterna direkt i min programkod istället. Inkopplingen av LCD-skärmen till Ethernut blev lite problematisk då vissa pinnar var knutna till interna processer. En del av dem var tydligt angivna i specifikationen för Ethernut men inte alla, så det tog mer tid än planerat att hitta anledningarna. Det blev dessutom lite problem med att välja vilka pinnar som skulle vara utgångar respektive ingångar då kretsen ibland inte verkade bry sig om hur jag ställt in portarna. En trolig orsak är att de är tänkta till expansionskortet Medianut som egnite Software GmbH säljer som tillbehör. Vid försök att koppla loss dess filer och funktioner uppstod en rad felmeddelanden i kompilatorn. Jag valde då att försöka på andra pinnar istället för att inte förbruka mer tid på detta. När jag väl fått min kod att genera text på skärmen tog det bara ett par dagar innan LCD-skärmen gick sönder. Den ena ICn slutade att fungera och gjorde den andra instabil, så en ny fick beställas. Detta medförde att jag inte kunde testa min kod under ett par dagar och mer tid gick till spillo. 17