Kiremitçi (2007) yaptığı çalışmasında, geçmişte daha çok RS232 ya da paralel port üzerinden yapılan PC-Mikrodenetleyici haberleşmesini günümüzün belkide en çok kullanılan portu olan USB seri port üzerinden gerçekleştirmiş ve analog verileri mikrodenetleyiciden PC’ye aktarmıştır. Çalışması için tasarladığı devrede Microchip firmasının ürettiği 18F4550 USB destekli mikrodenetleyicisini kullanarak alt seviye USB haberleşme protokolü işlemlerini mikrodenetleyiciye yaptırmıştır. Şekil 2.1’de 18F4550 USB-PC haberleşmesi temel devresi görülmektedir.
Şekil 2.1. USB-PC haberleşmesi 18F4550 temel devresi(Kiremitçi, 2007).
Ovalı ve Uzun (2005) yapmış oldukları çalışmada bilgisayarlar arası kablosuz iletişim için bilgisayarlara ek bir donanım olarak bir kablosuz dar bant modem tasarlamışlardır. Bu kablosuz modem, RS232 standardında seri çalışan seri porttan almış olduğu veriyi kablosuz olarak iletmekte ve yine kablosuz almış olduğu veriyi yine aynı porttan bir diğer PC’ye iletmektedir. Şekil 2.2’de iki bilgisayar arası kablosuz iletişim blok şema olarak verilmiştir.
Şekil 2.2. Kablosuz RS232 haberleşmesi(Ovalı ve Uzun, 2005).
Yapmış oldukları çalışmayı UART portu bulunan bir mikrodenetleyiciye, harici bir alıcı-verici birimi bağlayarak gerçekleştirmişlerdir.
Lo ve Yang (2005) kablosuz sensör ağları için bir sensör düğümü tasarlamışlardır. Şekil 2.3’te tasarladıklar sensör düğümü mimarisi görülmektedir.
Şekil 2.3. Lo ve Yang’ın sensör düğümü mimarisi(Lo ve Yang, 2005).
Yapmış oldukları tasarımda Texas Instrument firmasına ait MSP430 mikrodenetleyicisini kullanmışlarıdır. MSP430 12-bit ADC, 2 KB RAM, 60 KB flash hafızaya sahip 16-bit’lik bir mikrodenetleyicidir. Uyku modunda 15µW enerji harcamaktadır. Kablosuz alıcı-verici birimi olarak Chipcon firmasına ait 802.15.4. standardında çalışan ve 250 kbps bant genişliğine sahip CC2420 alıcı-verici birimi tercih edilmiştir. Devreye ek olarak hafıza ihtiyacını karşılamak için 512 KB hafıza birimi bağlanmıştır.
Suyabatmaz (2006) çalışmasında, kablosuz veri iletişimi için alıcı-verici geliştirme kartı tasarlamıştır. Şekil 2.4’te kablosuz alıcı-verici ile mikrodenetleyici arayüzü görülmektedir.
Şekil 2.4. Kablosuz alıcı-verici ile mikrodenetleyici arayüzü(Suyabatmaz, 2006).
Tasarım yapılırken kablosuz alıcı-verici ve mikrodenetleyici olmak üzere iki ana bileşenden faydalanılmıştır. Mikrodenetleyici olarak Microchip firmasına ait 16F876 mikrodenetleyici kullanılmıştır. Kablosuz alıcı-verici birim olarak ise Chipcon firmasına ait CC1000 alıcı-verici birimi kullanılmıştır. Her iki bileşende hedeflenen dar bant(76.8 Kbaud) kablosuz haberleşme için uygundur.
Lee ve Huang (2006) yapmış oldukları çalışmada kablosuz iletişim standardı olarak Zigbee/IEEE 802.15.4 standardını kullanan bir kablosuz sensör düğümü tasarlamışlardır ve bu tasarımlarına ITRI ZBnode is ismini vermişlerdir. Şekil 2.5’te ITRI Zbnode mimarisi görülmektedir.
Şekil 2.5. ITRI ZBnode(Lee ve Huang, 2006).
Tasarımlarında mikrodenetleyici olarak 10-bit ADC’ye sahip 32-bit’lik ARM 720T mikrodenetleyisini kullanmışlardır. Kablosuz alıcı-verici birim olarak ise Chipcon firmasına ait CC2420 alıcı-verici birimini kullanmışlardır.
Çetin (2008) yapmış olduğu çalışmada demiryolları için hareketli blok ve iletişim bazlı tren koruma sistemi tasarlamış ve gerçek bir tren hattı üzerinde bu çalışmasını denemiştir. Şekil 2.6’da bu sistem görülmektedir.
Şekil 2.6. Tren koruma sistemi(Çetin, 2008).
Aslan (2006) yapmış olduğu çalışmasında şekil 2.7’de görülen model aracı bilgisayar aracılığı ile uzaktan kontrol etmiş ve model aracın üzerine yerleştirmiş olduğu kameradan alınan görüntüleri bilgisayarda görüntülemiştir.
Şekil 2.7. Tasarlanan model araç(Aslan, 2006).
Yapılan tasarımda mikrodenetleyici olarak Microchip firmasına ait 16f876 kullanılmış, kablosuz alıcı verici birim olarak ise UDEA firmasına ait UFM-M12 alıcı- verici birimi kullanılmıştır.
Körbert ve ark. (2005) tarafından yapılan çalışmada Microchip PIC18F452 tabanlı bir kablosuz senör düğümü platformu tasarlanmış ve platform üzerine TINYOS işletim sistemi yüklenmiştir.
Tasarımda kullanılan mikrodenetleyici 8-bit’lik olup 32 KB flash hafıza ve 1.5 KB RAM’e sahiptir. Kablosuz alıcı-verici birim olarak ise EnOcean firmasına ait TCM120 alıcı-verici birimi kullanılmıştır. TCM120 alıcı-verici birimi 120 kbps bant genişliğinde ve 868 MHz frekansında çalışabilmektedir. Çizelge 2.1’de tasarlanan sensör düğümü ile bazı tanınmış sensör düğümlerine dair bir karşılaştırma tablosu verilmiştir.
Çizelge 2.1. Platform karşılaştırması(Körbert ve ark., 2005).
Parametreler EnOcean TCM Crossbow Mica 2 Telos EyesIFX Mikrodenetleyici PIC18F452 ATMEL 128 L TI MSP 430 TI MSP 430
Aktif Mod(mA) 13.40 8.90 1.70 1.40 Uyuma Modu(µA) 8.00 27.70 3.30 2.90 Tx(mA) 9.90 15.50 19.40 11.90 Rx(mA) 15.80 10.70 21.10 14.80 Besleme Voltajı(V) 4.75 2.70 1.80 2.10 Veri Hızı(kbps) 120.00 38.40 250.00 64.00
Bit başına enerji-Tx(µJ) 0.92 1.72 0.15 0.44
Bit başına enerji ve mW 0.09 0.52 0.15 0.31
Tx Çıkış Gücü(dBm) 10.00 5.00 0.00 1.50
Tx Giriş Gücü/Tx Çıkış Gücü 4.70 13.23 34.92 17.67
Bit başına enerji-Rx(µJ) 1.16 1.38 0.16 0.53
Rx hassasiyet(dBm) -95.00 -98.00 -94.00 -95.00
Hovasapian ve Agarwal (2004) yapmış oldukları çalışmada Microchip firmasına ait PIC16F877 mikrodenetleyicisini kullanarak üzerinde konum bilgisi için GPS modül barındıran, kablosuz iletişim için Bluetooth standardını kullanan bir sensör düğümü tasarlamışlardır. Tasarımda kullanılan mikrodenetleyici 8-bit’lik olup 8 KB flash hafıza, 368 byte RAM ve 256 byte EEPROM’a sahiptir. Kablosuz alıcı-verici birimi olarak Bluetooth modül kullanıldığından bant genişliği 720 kbps’ye kadar çıkabilmektedir.
Lynch ve O’Reilly (2004) yapmış oldukları çalışmada şekil 2.8’da görülen Microchip PIC16F877 tabanlı bir kablosuz sensör düğümü platformu tasarlamışlardır. Hovasapian ve Agarwal (2004)’ın yapmış oldukları tasarımdan farkı, kablosuz alıcı- verici birim olarak Nordic firmasına ait 868 MHz frekansında çalışan ve 76.8 kbps bant genişliğine ulaşabilen nRF903 alıcı-verici birimini kullanmış olmalarıdır.
Şekil 2.8. Kablosuz sensör düğümü(Lynch ve O’Reilly, 2004).
Genetlab (2005) firmasının yaptığı çalışmada, farklı amaçlara yönelik sensörler barındıran dijital sensör kartı, bu kartın bağlanacağı mikrodenetleyici ve kablosuz alıcı- verici birim ve sahada kullanılmak üzere sistemin tamamını içerecek bir dayanıklı kabuk tasarlamıştır. Tasarımlarına Sensenode ismini vermişlerdir. Şekil 2.9’da Sensenode görülmektedir.
Beutel (2006) yapmış olduğu çalışmada, uluslararası alanda kabul görmüş ve üzerinde büyük firmaların ya da akademik kuruluşların desteği olan kablosuz sensör düğümlerinin güç sarfiyatı, hafıza, işlem gücü ve bant genişliği gibi konularda ayrıntılı bir karşılaştırmasını bize çizelge 2.2 ve çizelge 2.3’de sunmuştur.
Çizelge 2.2. Sistem özellikerine göre platform karşılaştırması(Beutel, 2006).
Btnode rev3 Mica2 Mica2Dot Tmote Sky Imote Mikrodenetleyici Atmega128l Atmega128l Atmega128l MSP430F ARM7
Mimari 8-Bit 8-Bit 8-Bit 16-Bit 32-Bit
Hız 7.3728 MHz 7.3728 MHz 4 MHz 8 MHz 12 MHz
Program Hafızası 128 KB 128 KB 128 KB 48 KB 512 KB
Veri Hafızası 64 KB 4 KB 4 KB 10 KB 11 KB
Saklama Hafızası 180 KB SRAM 512 KB 512 KB 1024 KB -
Giriş Çıkış 40 51 18 16 30
Dahili Sensörler 1 2 2 5 -
Kullanıcı
Arayüzü 4 LED 3 LED 1 LED 3 LED 1 Buton 1 LED
Genişlik 1890 mm² 1856 mm² 492 mm² 2621 mm² 900 mm²
Çizelge 2.3. Kablosuz iletişim özelliklerine göre platform karşılaştırması(Beutel, 2006).
BTnode3 BT Btnode3 LPR
Mica2 Mica2Dot Tmote Sky
Imote Radyo Zeevo ZV 4002 CC1000 CC1000 CC1000 CC2420 Zeevo TC
2001 Frekans 2.4 GHz 315-916 MHz 315-916 MHz 2.4 GHz 2.4 GHz 2.4 GHz Veri Hızı 723.2 kbps 38.4 kbps 38.4 kbps 38.4 kbps 250 kbps 723.2 kbps Hazırlık Zamanlaması
<500 msec <50 msec <50 msec <50 msec <1 msec <500 msec
TX Güç ctrl - 30 dB 30 dB 30 dB 24 dB - TX Güç +0/+4 dBm -/+10 dBm -/+10 dBm -/+10 dBm -3/+0 dBm +0.5/+4 dBm Hassasiyet -86 dBm -110 dBm -101 dBm -101 dBm -94 dBm -80 dBm Modülasyon FHSS-GFSK FSK FSK FSK DSSS- QPSK FHSS-GFSK
Anten GigaAnt Monopole - Wire Embed.
PIFA
GigaAnt
Mesafe 30-50 m 30-100 m 150 m 150 m 125 m 30 m