CZ309640B6 - Způsob zpřístupnění periferií komunikačního zařízení v bezdrátové síti, komunikační zařízení a způsob vytváření generické síťové komunikační platformy s komunikačními zařízeními - Google Patents

Abstract

Předmětem vynálezu je způsob jednotného zpřístupnění periferií a služeb komunikačních zařízení pracujících v bezdrátové síti zasíláním standardizovaných řídících zpráv nesoucích alespoň určení periférie/služby a požadovaný příkaz, kde zasílání zpráv je realizováno přes lokální komunikační rozhraní nebo bezdrátově. Řídící zpráva je zapouzdřena v paketu síťového protokolu bezdrátové sítě, který obsahuje zároveň určení komunikačního zařízení v bezdrátové síti. Doručená řídící zpráva je komunikačním zařízením interpretována a na základě přijatého příkazu se provede zápis a/nebo čtení dat do/z určené periférie a/nebo se provede volání určené služby a následně se přes stejné komunikační rozhraní, tedy lokální nebo bezdrátové, odešle potvrzovací zpráva složená z identifikačních informací řídící zprávy a dodatečných informací přidaných na základě provedeného příkazu. Dále je předmětem vynálezu komunikační zařízení a způsob vytvoření generické komunikační platformy.

Description

Způsob zpřístupnění periferií komunikačního zařízení v bezdrátové síti, komunikační zařízení a způsob vytváření generické síťové komunikační platformy s komunikačními zařízeními

Oblast techniky

Předložený vynález se týká způsobu zpřístupnění periferií komunikačního zařízení v bezdrátové síti těchto komunikačních zařízení, komunikačního zařízení k provádění tohoto způsobu a způsobu vytváření generické síťové komunikační platformy s komunikačními zařízeními. Jeho předmětem je uspořádání komunikačních zařízení s bezdrátovým rozhraním pro vytváření bezdrátových sítí vzájemně kooperujících elektrických nebo elektronických zařízení nebo systémů ve vysokofrekvenčních pásmech například v rozsahu 100 MHz až 20 GHz, zejména pro systémy domácí a kancelářské automatizace a pro telemetrii.

Dosavadní stav techniky

Na trhu existuje celá řada pokusů o vytvoření standardů a proprietárních řešení, snažících se o jednoduché a typizované bezdrátové propojení různých elektronických zařízení, systémů a komponent do sítě, ve které budou tyto prvky kooperovat. Důvodem je snaha vytvořit bezdrátovou komunikační platformu, která by díky jednotnosti komunikačního rozhraní přinesla snížení nákladů výrobcům elektronických prvků, zařízení a systémů (dále jen elektronických prvků). Pro koncové uživatele to znamená, že díky této schopnosti elektronických prvků vzájemně komunikovat, a tedy i kooperovat, by mohli používat spolupracující elektronické prvky od různých výrobců. Koncový uživatel by proto nebyl vázán na výrobky jednoho výrobce jako je tomu nyní.

Takovou standardizovanou platformou je například Zigbee (http://www.zigbee.org). Jde o řešení založené na standardu IEEE 802.1.5.4 a připravené Zigbee Alliance, konsorciem nezávislých firem, spolupracujících na vytvoření bezdrátových sítí podle tohoto standardu. Z proprietárních řešení je možné zmínit například technologii MiWi firmy Microchip Technology Inc. (http://www.microchip.com/miwi), vycházející z uvedeného standardu, ovšem implementačně jednodušší než Zigbee a neumožňující přímou kooperaci se Zigbee zařízeními. Z dalších na trhu dostupných řešení lze zmínit ještě například řešení podporované skupinou firem okolo Z-Wave alliance (http://www.z-wavealliance.org).

Jednou z nevýhod těchto řešení je, že se snaží definovat pouze standard pro bezdrátovou komunikaci a nezabývají se praktickou implementační částí.

V praxi to znamená, že například výrobce mikrokontrolérů nebo řešení s integrovaným procesorem, který chce dodávat své produkty do komunikačních modulů určených pro oblast domácí automatizace, vytvoří pro příslušnou komunikační platformu software solution stack, tedy soubor programových rutin, funkčních komponent a programových podsystémů (dále pouze Stack), které umožní základní funkčnost komunikačního modulu podle zvoleného řešení bezdrátové komunikace. Výrobce koncového zařízení, například ledničky, využívající v rámci jím zvoleného komunikačního řešení zmiňované moduly, následně vytvoří další aplikační nadstavbu, která provádí vlastní aplikační funkce koncového zařízení, minimálně musí definovat a dopsat rutiny podporující komunikační protokol mezi modulem a řídicím procesorem koncového zařízení.

Nutnost tohoto přístupu z pohledu výrobce procesorových produktů je zřejmá - výrobce chce dodávat své produkty v rámci celého komunikačního řešení, a protože má nejlepší znalosti o svých vlastních produktech, vytvoří zmíněný Stack obvykle v mnohem kratší době, než by jej vytvářel každý jednotlivý výrobce koncových zařízení pro svůj výrobek. Vytvořením Stacku tak

- 1 CZ 309640 B6 umožní vznik komunikačních řešení, založených na jím dodávaných procesorech a nabídne je ne jednomu, ale mnoha potenciálním zákazníkům - výrobcům, pro které je pak rozšíření jejich výrobků o toto bezdrátové komunikační rozhraní mnohem snazší, jsou připraveni je použít. Ale i pro výrobce procesorů jde o časově náročnou implementační záležitost, například v případě Zigbee či MiWi trvalo přibližně dva roky, než se na trhu objevily první funkční implementace Zigbee stacku.

Je zřejmé, že solution stack je vždy pouhým nástrojem k vytvoření finální aplikace, která ho využívá, a výrobce koncového zařízení musí do svého i do komunikačního zařízení dále integrovat také jejich vlastní funkcionalitu. S tím následně souvisí rozdíly jednotlivých řešení, byť vycházejících ze stejného základu (Stack), nutnost dalších úprav a následná vyšší časová náročnost vývoje finálního produktu.

Možným řešením vedoucím k podstatnému snížení časové náročnosti vývoje je integrace solution stack přímo do paměti zařízení s tím, že výrobce finálního zařízení využije jinou část programové paměti pro jeho konkrétní uživatelskou aplikaci. Tento přístup je patrný například ze zařízení platformy IQRF (http://www.iqrf.org), která je popsána v US patentové přihlášce č. 2007/0188343 A1. Přesto ani tento přístup nelze považovat za nejoptimálnější z pohledu výrobce koncového zařízení, protože tato řešení jsou stále vázána na použitý procesor a vytváření aplikačního kódu na procesorové platformě. Protože ji výrobce standardně nepoužívá nebo s ní nemá zkušenosti, může být pro něj tento přístup náročný na investice do vývojových nástrojů, do lidí nebo do nakupovaných služeb v případě outsourcingu.

Cílem předloženého vynálezu je odstranit uvedené nevýhody implementační nedostatečnosti a závislosti komunikačního zařízení na procesorové platformě a podstatně snížit časovou náročnost vývoje finálního zařízení.

Podstata vynálezu

Předmětem vynálezu je způsob bezdrátového zpřístupnění periferií komunikačního zařízení v bezdrátové síti těchto komunikačních zařízení při jejich shodném zpřístupnění bezdrátově a také přes lokální komunikační rozhraní tohoto komunikačního zařízení, při kterém se jedna nebo více periferií stává rozhraním mezi uvedenou bezdrátovou sítí a dalším elektronickým zařízením nebo systémem, připojeným ke komunikačnímu zařízení přes toto jiné komunikační rozhraní. Podstata vynálezu spočívá v tom, že do komunikačního zařízení se zasílají adresované zprávy, nesoucí alespoň určení periférie, pro kterou jsou data ve zprávě určena a/nebo od ní vyžadována, a v bezdrátové síti navíc také určení daného komunikačního zařízení v této bezdrátové síti, a to tak, že se na základě této zprávy přijaté přes lokální komunikační rozhraní komunikačního zařízení nebo na základě zprávy odeslané dalším komunikačním zařízením v bezdrátové síti, převedené na elektromagnetické záření, vyzářené do prostoru a následně přijaté určeným komunikačním zařízením provede příslušný zápis dat z této zprávy do určené periférie nebo čtení dat z této periferie, a v případě, že je požadováno čtení dat, vytvoří se v určeném komunikačním zařízení zpráva s daty načtenými z určené periférie, která se následně z komunikačního zařízení odešle zpět odesílateli původně vyslané zprávy, to je buďto elektronickému zařízení připojenému přes lokální komunikační rozhraní komunikačního zařízení nebo tomu komunikačnímu zařízení v bezdrátové síti, které vyslalo původní zprávu s požadavkem čtení dat z určené periferie.

Dalším předmětem vynálezu je způsob zpřístupnění periferií komunikačního zařízení v bezdrátové síti těchto komunikačních zařízení, jehož podstata spočívá v tom, že do řídicího komunikačního zařízení se zasílají nebo z něj čtou adresované zprávy, nesoucí alespoň určení daného komunikačního zařízení v bezdrátové síti a současně určení periferie, pro kterou jsou data ve zprávě určena a/nebo od ní vyžadována, a to tak, že z řídicího komunikačního zařízení v bezdrátové síti se odešle zpráva adresovaná periferii určeného komunikačního zařízení v této bezdrátové síti, která se převede na elektromagnetické záření, vyzářené do prostoru, následně se

- 2 CZ 309640 B6 přijme tímto určeným komunikačním zařízením, převede se zpět na původní vyslanou zprávu a podle určení periferie v této zprávě a určení, zda jde o zápis nebo čtení dat, se provede příslušný zápis dat z této zprávy nebo čtení dat z určené periferie. V případě, že se požaduje čtení dat, vytvoří se v určeném komunikačním zařízení zpráva s načtenými daty, která se adresuje a zašle řídicímu komunikačnímu zařízení v bezdrátové síti, které vyslalo původní zprávu s požadavkem čtení dat z určené periferie.

Zpráva odeslaná určenému komunikačnímu zařízení v bezdrátové síti se před jejím zpracováním v tomto zařízení může upravit, například zkrátit nebo doplnit.

Předmětem vynálezu je rovněž komunikační zařízení k provádění uvedeného způsobu pro síťovou bezdrátovou komunikaci elektrických a/nebo elektronických zařízení nebo systémů ve vysokofrekvenčních pásmech až do 20 GHz. Komunikační zařízení obsahuje transceiver s blokem pro bezdrátovou komunikaci, který je připojen jednak k anténnímu vstupu a jednak k interpreteru zajišťujícímu interpretaci přijatých zpráv, realizovaného obvykle z mikrořadiče a z firmware, kde interpreter je připojen k bloku periferií a bloku, zahrnujícím alespoň jednu komunikační periferii, připojenému dále k alespoň jednomu komunikačnímu rozhraní. K interpreteru může být dále připojen blok virtuálních periferií. Komunikační zařízení může zahrnovat integrovanou anténu, může být tvořeno integrovaným nebo hybridním obvodem.

Dalším předmětem vynálezu je způsob vytváření generické síťové komunikační platformy s uvedenými komunikačními zařízeními, který spočívá v tom, že z každého, v rámci komunikační platformy takto zpřístupněného komunikačního zařízení se postupně vyčítají informace zejména o počtu a typu zpřístupněných periférií a/nebo služeb, čímž se umožňuje navázání kooperace mezi různými zařízeními na základě prozkoumávání komunikačního zařízení pomocí této služby vyčítání informací o zařízení.

V alternativním provedení je způsob vytváření generické síťové komunikační platformy s uvedenými komunikačními zařízeními prováděn tak, že z každého, v rámci komunikační platformy takto zpřístupněného komunikačního zařízení se vyčte informace o typu komunikačního zařízení, který udává, jaké konkrétní periférie jsou zpřístupněny, což umožňuje kooperaci mezi různými zařízeními pouze na základě znalosti typu zařízení.

Způsob zpřístupnění periferií komunikačních zařízení v bezdrátové síti vzájemně kooperujících elektrických nebo elektronických zařízení nebo systémů se provádí na základě zasílání a příjmu adresovaných zpráv (dále jsou tato řídicí data označována jen jako zprávy), a to buď bezdrátově nebo přes jejich zabudované komunikační rozhraní, tedy lokálně. Každá zpráva obsahuje alespoň určení, například adresu, zařízení v bezdrátové síti a určení, například index, periférie, pro kterou jsou data ve zprávě určena a/nebo od ní vyžadována. Možností zápisu do adresované periférie a/nebo čtení dat z této periférie pomocí zasílání zpráv v rámci bezdrátové sítě se tato periférie zpřístupní v bezdrátové síti. Obdobně se možností zápisu do adresované periférie a/nebo čtení dat z této periférie pomocí zasílání zpráv přes komunikační rozhraní tato periférie zpřístupní i přes komunikační rozhraní a může být využita jako rozhraní mezi elektronickým prvkem připojeným ke komunikačnímu rozhraní a mezi dalšími zařízeními, připojenými k bezdrátové síti.

Komunikační zařízení mohou být použita ve spojení s prakticky jakýmkoliv elektronickým prvkem s tím, že výrobce tohoto prvku již není nucen psát aplikační kód pro procesorovou platformu používanou komunikačním zařízením. Periferie zde slouží jako rozhraní mezi elektronickým prvkem připojeným ke komunikačnímu rozhraní a mezi ostatními zařízeními, připojenými k bezdrátové síti a je zpřístupněna pomocí mechanismu zasílání a čtení zpráv, adresovaných přímo této periferii. Odpadá tak závislost na procesorové platformě, protože veškerá správa a obsluha komunikačního zařízení je dána zasíláním a čtením zpráv mezi komunikačním zařízením a elektronickým prvkem a bezdrátově mezi komunikačními zařízeními a dalšími zařízeními připojenými k bezdrátové síti.

- 3 CZ 309640 B6

Komunikační zařízení lze zkonstruovat například ve formě modulu transceiveru, který se následně osadí do vlastního elektronického zařízení, například pomocí konektoru nebo zapájením. Pomocí modulu pak probíhá komunikace a kooperace tohoto elektronického zařízení s dalšími zařízeními, připojenými k bezdrátové síti tak, že tato síťová zařízení mohou přímo zapisovat data do a/nebo číst z některé periferie modulu, zpřístupněné pro komunikaci z bezdrátové sítě (např. RAM), pouhým odesláním zprávy adresované konkrétní periférii konkrétního komunikačního zařízení (modulu). Data takto zapsaná do periférie mohou být zároveň zpřístupněna elektronickému zařízení, připojenému ke komunikačnímu rozhraní modulu, a to opět pomocí mechanismu zasílání nebo čtení zpráv, obsahujících požadavky adresované konkrétní periférii přes toto komunikační rozhraní.

Zpřístupněním vnitřních periférií komunikačního modulu externím zařízením, tedy elektronických prvků připojených ke komunikačnímu rozhraní a/nebo zařízení zapojených do bezdrátové sítě, se rozumí možnost tyto periférie z externích zařízení přímo adresovat a zapisovat do nich a/nebo číst z nich data pomocí mechanismu zasílání adresovaných zpráv. Vznikne tak všestranně použitelné komunikační zařízení, které lze použít bez nutnosti dalšího přizpůsobování pomocí uživatelské aplikace. Komunikační zařízení lze implementovat přímo do integrovaných nebo hybridních obvodů, čímž dojde k dalšímu zjednodušení použití a ke snížení výrobních nákladů.

Objasnění výkresů

Na obr. 1 je zobrazeno blokové zapojení modulu komunikačního zařízení pro bezdrátovou komunikaci, na obr. 2 je zobrazeno blokové zapojení modulu komunikačního zařízení pro realizaci jednotného způsobu zpřístupnění periférií a/nebo služeb, na obr. 3 je uveden příklad zjednodušeného zapojení tohoto modulu, na obr. 4 je schematicky znázorněna realizace jednotného ovládání periférií a služeb přes dvě různá rozhraní založená na systému hardwarových profilů komunikačních zařízení.

Příklady uskutečnění vynálezu

Komunikační zařízení pro síťovou bezdrátovou komunikaci elektrických a/nebo elektronických zařízení nebo systémů ve vysokofrekvenčních pásmech do 20 GHz (viz obr. 1) obsahuje transceiver s blokem RF pro bezdrátovou komunikaci, který je připojen jednak k anténnímu vstupu ANT a jednak k interpreteru INTP, kde interpreter INTP je připojen k bloku PER periferií a bloku COM komunikační periférie pro drátovou komunikaci, připojenému dále ke komunikačnímu rozhraní COMIN. Interpreter INTP slouží k interpretaci zpráv, tedy k převodu příkazů pro adresaci a následné čtení z adresovaných periférií a/nebo zápis dat do adresovaných periférií, zpřístupněných komunikačním zařízením. Může se jednat například o požadavky zápisu dat, obsažených ve zprávě do periférií popisovaného zařízení, například do paměti, nebo může jít naopak o požadavek vyčtení dat z periférie.

Pro komunikační zařízení pro realizaci jednotného způsobu zpřístupnění periférií a služeb (viz obr. 2) je dále k interpretem INTP připojen blok SERV virtuálních periférií. Obsloužením požadavků na zápis do a/nebo čtení dat z virtuální, tedy reálně neexistující hardwarové periférie, může interpreter INTP vytvořit virtuální periférii SERV, dále označovanou pouze jako službu. Tímto způsobem lze i bez jakékoli změny struktury zprávy realizovat například zjišťování konfiguračních informací z komunikačního modulu a/nebo spouštět konfigurační procesy uložené v jeho firmware. Používání stejné struktury zprávy pro periférie i služby dále zjednodušuje návrh celého systému.

Komunikační zařízení v provedení podle obr. 2, kdy je rozšířeno o blok takto zpřístupněných služeb, přináší další možnosti využití při zachování jednoduchosti a jednotnosti obsluhy

- 4 CZ 309640 B6 komunikačního zařízení. Modul může též zahrnovat integrovanou anténu, přičemž anténní rozhraní je vnitřním rozhraním mezi anténou a blokem pro bezdrátovou komunikaci. Výhodou je vyšší míra integrace.

Příkladem komunikačního zařízení je modul TR-868-21A, jehož zjednodušené schéma je na obr. 3. Blok interpretem INTP je realizován mikrořadičem PIC16LF88 a přidaným programovým vybavením (firmware), zde tzv. hardwarovým profilem. Mikrořadič zároveň integruje některé periférie, které mohou být zpřístupněny v bloku PER periférií, jako jsou například paměť RAM a paměť EEPROM. Deska modulu transceiveru dále obsahuje některé další zpřístupněné periférie modulu vně mikrořadiče, například teplotní senzor MCP9700. Blok RF pro bezdrátovou komunikaci je zde tvořen transceiverem TRI001 a je spojen s rozhraním (anténním vstupem ANT) pro připojení externí antény.

Vlastní způsob řízení modulu komunikačního zařízení spočívá v tom, že vybrané periférie modulu, které mají být v konkrétním realizačním provedení zpřístupněny v bloku PER periférií, a/nebo služby, které mají být zpřístupněny v bloku SERV virtuálních periférií, je možné přímo zpřístupnit z vnějšku modulu, to znamená i adresovat, v bezdrátové síti pomocí zpráv zasílaných bezdrátově z jiných zařízení připojených k bezdrátové síti nebo nepřímo přes komunikační rozhraní. V tomto případě je využívána sériová sběrnice SPI, přičemž přes komunikační rozhraní COMIN mohou být zpřístupněny jiné periférie a/nebo služby než pomocí bezdrátové komunikace. Vlastní zpřístupnění je realizováno tak, že interpreter INTP realizovaný mikrořadičem s přidaným programovým vybavením zajišťuje interpretaci zpráv, tedy zápis a/nebo čtení dat přímo do/z adresovaných zpřístupněných periférií.

Příklad realizace - hardwarový profil

Příkladem provedení komunikačního zařízení a způsobu jeho řízení je systém hardwarových profilů bezdrátových zařízení podle obr. 4, který je založen na modulech IQRF transceiveru (výše zmíněné moduly TR-868-21A). Jako komunikační rozhraní používá SPI a bezdrátová komunikace je postavena na síťovém protokolu IQMESH, umožňujícím přímo adresovat nejenom jednotlivá zařízení v rámci bezdrátové sítě, ale také přímo adresovat jednotlivé periférie a služby těchto zařízení zapojených do bezdrátové sítě.

IQMESH je síťový protokol používaný v rámci bezdrátové platformy IQRF. Protokol definuje strukturu zpráv zasílaných bezdrátově, a to jak v rámci bezdrátové sítě, tak i pro eventuální nesíťovou bezdrátovou komunikaci mezi dvěma zařízeními. Protože platforma IQRF je založena na paketovém přenosu zpráv, jsou zprávy zapouzdřeny v paketech s níže definovanou strukturou. Ze struktury paketu je patrné, jakým způsobem je realizována přímá síťová adresace jednotlivých periférií v rámci bezdrátové sítě podporující tento protokol.

Obecná struktura paketu:

PI N

DLE N

CRC H

[NTW INFO]

[CRCN

DATA

CRC D

CRC S

Jednotlivé části paketu obsahují informace o paketu, o jeho určení a také vlastní data. V části PIN (Packet INfo) jsou uloženy řídicí informace o paketu, DLEN (Data LENgth) nese informaci o délce dat uložených v části DATA, CRCH/CRCD/CRCS se používají k zabezpečení konzistence paketu a jeho částí.

Struktura NTW INFO pro síťové pakety:

-5 CZ 309640 B6

RX TX NIDO NIDI PID [RTOTX] [RTDEF] [RTVO] [RTIV] [RTV2] [RTV3] < ...

.. j [MPRWO] [MPRW1] [MPRW2] [CRYPTO] [CRYPT 1] [TIME] [AUX]

Zvýrazněné části paketu se používají pro adresaci uvnitř bezdrátové sítě, například RX obsahuje adresu příjemce v této síti, TX adresu vysílajícího zařízení, NID0/1 obsahují identifikaci bezdrátové sítě a v PID jsou uloženy další doplňkové informace pro identifikaci paketu. Části paketu MPRWO, MPRW1, MPRW2 jsou využity k přímé adresaci zpřístupněných periférií osloveného zařízení (dáno adresou RX) v rámci bezdrátové sítě, přičemž MPRWO obsahuje určení konkrétní periférie a/nebo služby pomocí jejího indexu, MPRW1 obsahuje počáteční adresu bloku dat, MPRW2 obsahuje délku bloku dat pro zápis/čtení. Počáteční adresa bloku dat tak zároveň definuje příkaz, který se má provést.

Protože modul TR-868-21A standardně obsahuje operační systém podporující IQMESEI protokol, je interpreter INTP v tomto případě realizován mikrořadičem s přidanou uživatelskou programovou aplikací (firmware) nad operačním systémem, které společně zajišťují obsluhu hardware modulu, příjem a odesílání zpráv a také interpretaci zpráv přijímaných, tedy zápis a/nebo čtení dat přímo do/z adresovaných zpřístupněných periférií.

Elardwarový profil na obr. 4 zpřístupňuje periférie (PERIPEIERALS) a služby (SERVICES) přes bezdrátové rozhraní RF a přes rozhraní SPI. Vlastní realizace je postavena na modulech transceiverů vybavených operačním systémem, interpreter INTP je v tomto případě realizován pomocí mikrořadiče a doplňujícího firmware pro konkrétní hardwarový profil s tím, že interpreter interpretuje zprávy přijaté přes obě komunikační rozhraní RF a SPI.

Zprávy zasílané přes SPI rozhraní do bezdrátové sítě mají definovanou strukturu tak, že se využívá standardní IQRF SPI komunikace a datová část SPI paketů se interpretuje tak, jak je popsáno níže:

Požadavek zápisu do periférie PNUM síťového zařízení NADR:

NADR

PNUM

PADR

PLEN

... DATA...

Vrací odpověď (v případě úspěšného provedení):

|NADR [PNUM [PADR I PLEN I 0x00 I 0x00 I [AINFO] I Požadavek čtení dat z periférie/služby PNUM síťového zařízení NADR:
NADR	PNUM	PADR	PLEN
Vrací odpověď:
NADR	PNUM	PADR	PLEN 0x00 0x00 ...DATA...

Význam jednotlivých bajtů je následující:

NADR . PNUM . PADR .	.. síťová adresa konkrétního zařízení .. index periférie PNUM .. počáteční adresa bloku dat (R/W z/do periférie) .. a/nebo doplňkové informace pro službu
PLEN .	.. délka bloku dat

-6CZ 309640 B6

... a/nebo doplňkové informace pro službu

AINFO ... doplňkové informace, nepovinné

V případě požadavku na adresaci modulu připojeného přímo k SPI rozhraní se volí NADR=0x00, v ostatních případech se používá adresa oslovovaného zařízení připojeného do bezdrátové sítě. Vlastní interpretace zprávy pak probíhá v závislosti na konkrétním hardwarovém profilu zařízení tak, že pro NADR různé od hodnoty 0x00 se provedou přiřazení, tedy zapouzdření řídicí zprávy do síťového protokolu, jak je popsáno níže:

RX = NADR

MPRW0 = PNUM

MPRW1 = PADR

MPRW2 = PLEN kde RX je adresa volaného zařízení v rámci bezdrátové IQMESH sítě, ostatní parametry jsou popsány výše. Následně se zkopírují zbývající data ze zaslaného požadavku a výsledná zpráva se s takto definovanými parametry odešle do bezdrátové sítě, ve které je pak následně nejprve přijata příslušným síťovým zařízením a poté interpretována dle příslušného hardwarového profilu (podle hodnot PNUM, PADR, PLEN) tohoto síťového zařízení. Hardwarový profil zařízení tak určuje způsob interpretace přijatých řídicích zpráv.

V případě NADR=0x00 je zpráva interpretována přímo konkrétním modulem připojeným k SPI a data jsou zapsána do nebo vyčtena z konkrétní periférie (s indexem PNUM) modulu připojeného ke koncovému zařízení přes SPI rozhraní.

Virtuální periférie (tedy služba) s indexem PNUM=0xFF je vyhrazena pro čtení informací o zařízení. Například zpráva ve formátu [0x00;0xFF;0x00;0x00] odeslaná přes SPI rozhraní komunikačnímu zařízení je v této konkrétní realizační implementaci interpretována jako požadavek vyčtení počtu zpřístupněných periférií komunikačního zařízení. Po získání počtu zpřístupněných periférií lze již tyto periférie adresovat, počínaje indexem 0x01. Zpráva ve formátu [NADR;PNUM;0xFF;0xFF] je vyhrazena pro službu zjištění typu periférie a interpretována jako požadavek na zpětné odeslání typu periférie a rozsahu adresace. Tyto služby a tento způsob prozkoumávání komunikačního zařízení mohou být využity především tehdy, pokud výrobce elektronického prvku využívá obecné komunikační zařízení generické platformy, aniž by dopředu znal jeho strukturu.

Zpráva ve formátu [NADR;0xFF;0xFF;0xFF] odeslaná komunikačnímu zařízení je v této konkrétní realizační implementaci interpretována jako požadavek vyčtení veřejně známého typu zařízení (zveřejněno na https://repository.iqrfalliance.org/doc/). Každý zveřejněný typ zařízení má definováno, jak se bude chovat, jaké má zpřístupněné periférie a jak je schopen kooperovat s ostatními zařízeními. Využitím veřejného typu zařízení (tedy profilu) je umožněno, aby výrobky různých výrobců využívající komunikační zařízení s veřejným profilem spolu mohla snadno navázat spolupráci na základě znalosti tohoto profilu. Výhody popisovaného způsobu řízení jsou popsány v následujícím příkladu.

Moduly TR-868-21A, vybavené pouze s operačním systémem, byly využity pro bezdrátové řízení topného systému a v jednotlivých radiátorech byly přes SPI rozhraní připojeny k elektronice radiátoru. Z periférií byly využívány paměť RAM, paměť EEPROM a SPI rozhraní. Práce na vlastní realizaci, to je návrhu konceptu komunikace a předávání dat řídicímu procesoru v elektronice radiátoru, programování uživatelské aplikace a finální odlaďování systému, trvaly několika týdnů, navíc bylo nutné dokoupit vývojové prostředí pro procesor použitý v modulu.

Při použití IQRF hardwarového profilu, tedy výše popsané konkrétní realizační implementaci popisovaného způsobu řízení komunikačního zařízení podle tohoto vynálezu, se celý vývoj násobně zredukuje na necelý jeden den práce vývojového pracovníka. Konkrétní hardwarový

- 7 CZ 309640 B6 profil zpřístupní blok paměti RAM a blok paměti EEPROM. Vlastní vývoj tak již nezahrnuje návrh, vývoj a časově náročné programování a ladění uživatelské aplikace do modulu, ale pouze koncepční návrh využití zpřístupněných periférií.

V tomto konkrétním případě například řídicí počítač zapisuje bezdrátově do paměti EEPROM modulu požadované teploty pro různé časové intervaly v průběhu týdne pomocí zasílání zpráv adresovaných EEPROM. Elektronika radiátoru je k modulu připojena přes SPI rozhraní a týdenní program si z EEPROM přímo vyčítá zasíláním zpráv přes SPI. Přes paměť RAM si řídicí počítač předává další informace s řídicím procesorem elektroniky radiátoru, například o spotřebě energie, a to tak, že řídicí procesor zapisuje pomocí zpráv zasílaných přes komunikační rozhraní SPI data do paměti RAM, odkud je řídicí počítač může bezdrátově vyčítat.

Celá realizace je implementačně nenáročná, přináší značné časové úspory při vývoji zařízení kooperujících v bezdrátové síti, navíc odpadá závislost na procesorové platformě komunikačního zařízení. To v konečném důsledku přináší další úspory ve formě ušetřených investic do vývojových nástrojů, zvláště v případě, kdy výrobce koncových zařízení používá jinou procesorovou platformu než komunikační zařízení.

Průmyslová využitelnost

Vynález může být využit pro zefektivnění vývoje bezdrátových aplikací, pro zajištění bezdrátové síťové komunikace elektrických nebo elektronických zařízení a k nim připojených dalších zařízení jako jsou například prvky topných soustav, bezpečnostní systémy nebo světla. Využitelnost vynálezu je především v aplikacích domácí a kancelářské automatizace, v měřicích systémech a v bezdrátových systémech sběru dat.

Vynález může být využit také pro standardizaci řídicích systémů, kdy jednotlivá komunikační zařízení budou pro komunikační rozhraní a pro bezdrátové rozhraní zpřístupňovat předem definované množiny periférií a služeb, takže různá koncová zařízení (i od různých výrobců) budou schopna vzájemně kooperovat přes toto komunikační zařízení na základě předem definovaných protokolů.

Claims (8)

1. Způsob zpřístupnění periferií komunikačního zařízení zapojeného v bezdrátové síti, vyznačující se tím, že zpřístupnění jeho periférií je realizováno stejně jako zpřístupnění jím poskytovaných služeb, umožňujících alespoň vyčítat z komunikačního zařízení informace o komunikačním zařízení a/nebo o jeho typu, a to zasíláním řídicích zpráv, nesoucích alespoň určení periférie a/nebo služby a požadovaný příkaz, přes jeho lokální komunikační rozhraní, stejně také bezdrátově s tím, že řídicí zpráva je zapouzdřena v paketu síťového protokolu bezdrátové sítě, který obsahuje zároveň určení komunikačního zařízení v bezdrátové síti, přičemž doručená řídicí zpráva je komunikačním zařízením interpretována a na základě přijatého příkazu se provede zápis a/nebo čtení dat do/z určené periférie a/nebo se provede volání určené služby s tím, že následně se přes stejné komunikační rozhraní, tedy buď lokálně nebo bezdrátově, odešle potvrzovací zpráva složená z identifikačních informací řídicí zprávy a dodatečných informací přidaných na základě interpretace určeného příkazu.

2. Způsob zpřístupnění periferií komunikačních zařízení zapojených v bezdrátové síti z řídicího komunikačního zařízení, vyznačující se tím, že zpřístupnění periférií a služeb ostatních zařízení v bezdrátové síti je realizováno shodně, a to zasíláním řídicích zpráv, nesoucích alespoň určení konkrétního komunikačního zařízení, určení periférie a/nebo služby a požadovaný příkaz, přes lokální komunikační rozhraní řídicího komunikačního zařízení tak, že lokálně přijatá řídicí zpráva je následně zapouzdřena v paketu síťového protokolu a odeslána do bezdrátové sítě a následně je na určeném komunikačním zařízením interpretována tak, že určené komunikační zařízení na základě určeného příkazu provede zápis a/nebo čtení dat do/z určené periférie a/nebo volání určené služby, a následně bezdrátově odešle řídicímu komunikačnímu zařízení potvrzovací zprávu složenou z identifikačních informací řídicí zprávy a z dodatečných informací přidaných na základě provedeného příkazu, které přijatou potvrzovací zprávu odešle přes lokální komunikační rozhraní.

3. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že v případě určení řídicího zařízení jako příjemce nebude probíhat bezdrátová komunikace, příkaz bude interpretován a následně potvrzen přímo řídicím komunikačním zařízením.

4. Komunikační zařízení k provádění způsobu podle některého z nároků 1 až 3 pro síťovou bezdrátovou komunikaci, vyznačující se tím, že obsahuje transceiver s blokem (RF) pro bezdrátovou komunikaci, který je připojen jednak k anténnímu vstupu (ANT) a jednak k interpreteru (INTP) zajišťujícímu interpretaci řídicích zpráv, kde interpreter (INTP) je připojen k bloku (PER) periferií a k bloku (SERV) virtuálních periférií a k bloku (COM), zahrnujícím alespoň jednu komunikační periferii, připojenému dále k alespoň jednomu komunikačnímu rozhraní (COMIN).

5. Komunikační zařízení podle nároku 4, vyznačující se tím, že zahrnuje integrovanou anténu.

6. Komunikační zařízení podle nároku 4 nebo 5, vyznačující se tím, že je tvořeno integrovaným nebo hybridním obvodem.

7. Způsob vytváření generické sítové komunikační platformy s komunikačními zařízeními podle některého z nároků 4 až 6, vyznačující se tím, že z každého, v rámci komunikační platformy takto zpřístupněného komunikačního zařízení se postupně vyčítají informace zejména o počtu a typu zpřístupněných periférií a/nebo služeb.

8. Způsob vytváření generické síťové komunikační platformy s komunikačními zařízeními podle některého z nároků 4 až 6, vyznačující se tím, že z každého, v rámci komunikační platformy takto zpřístupněného komunikačního zařízení se vyčte informace o typu komunikačního zařízení, který udává, jaké konkrétní periférie jsou zpřístupněny.