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Hersteller:
Arduino
Artikel-Nr.:
EXP-R08-030
Herstellernummer:
A000064
Verfügbarkeit:
5

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Das Wireless Shield ermöglicht dem Arduino Board kabellose Kommunikation durch ein Wireless Modul. Es basiert auf dem XBee Modul von Digi. Jedoch kann jedes Modul mit gleichen Anschlüssen angesteuert werden. Die Reichweite beträgt in Gebäuden bis zu 30 Meter oder bis zu 100 Metern draußen (bei Sichtverbindung). Das Modul kann die Serial-/USB-Verbindung ersetzen. Oder man kann es im Command Mode betreiben, dann lassen sich verschiedenste Sende- und Netzwerk-Konfigurationen verwirklichen. Das Shield reicht jeden Pin des XBees auf eine Leiterplatte durch

Auf dem Board befindet sicht eine Schalter, welcher dem Wireless Modul erlaubt entweder mit dem USB-to-Serial Wandler oder mit dem Microcontroller zu kommunizieren.


Schaltbild

EAGLE Dateien: arduino_WirelessShield_SD_v3-reference-design.zip

Schaltbild: arduino_WirelessShield_SD_v3-schematic.pdf


Schaltereinstellungen

Das Wireless Shield hat eine Schalter mit der Bezeichnung 'Serial Select'. Er bestimmt ob die seriellen Daten desXBees zu dem seriellen Ports des Microcontrollers (ATmega8 oder ATmega168) oder dem USB-to-serial Chips des Arduino Boards gelangen.

Wenn der Schalter auf Micro steht, dann ist der DOUT Pin des Wireless Moduls verbunden mit dem RX Pin des Microcontrollers; und DIN ist verbunden mit dem TX Pin. Das Wireless Modul sendet und empfängt dann Daten vom Microcontroller. Beachte, dass der Pin RX des Microcontrollers noch immer mit dem Pin TX des USB-to-Serial Converters verbunden ist, und entsprechend Pin TX mit Pin RX. Vom Microcontroller gesendete Daten werden sowohl via USB an den Computer als auch als auch drahtlos über das Wireless Modul gesendet. Der Microcontroller ist in diesem Modus nicht über USB programmierbar.

Wenn der Schalter auf der Position USB steht, dann ist der DOUT Pin des Wireless Moduls verbunden mit dem RX Pin des USB-to-Serial Converters und DIN des Wireless Moduls ist verbunden mit dem TX Pin des USB-to-Serial Converters. Das bedeutet, dass das Modul direkt mit dem Computer kommunizieren kann. Der Microcontroller des Boards wird umgangen. '''Um das Schild in diesem Modus betreiben zu können, muss das Programm des Microcontrollers ein leerer Sketch sein (siehe unten); oder trenne es vom Arduino Board.'''

Empty sketch:

void setup() { }
void loop() { }


Aufbau eines Netzwerks

Das Wireless Shield kann zusammen mit verschiedenen Modulen betrieben werden, sofern sie die gleichen Anschlüssen wie die XBee Module haben. Die folgende Anleitung bezieht sich auf die XBee 802.15.4 Module. Diese werden manchmal "Serie 1" genannt, um sie von den "Serie 2" Modulen zu unterscheiden (auch wenn "Serie 1" keine offizielle Bezeichnung ist). Außerdem gilt die Anleitung für die XBee ZNet 2.5 oder XBee ZB Module, welche als "Serie 2" bekannt sind. Alle diese Module haben im Prinzip die gleichen Konfigurationsparameter, aber sie unterscheiden sich in den eingebauten Funktionen und den Netzwerk-Topologien welche sie aufbauen können. Nur Module der selben Serie können miteinander kommunizieren.

Adressierungs-Schema

Mehrere Parameter müssen korrekt eingestellt sein, um zwei Module zum Datenaustausch zu bewegen. Oftmals passen jedoch die Standard-Einstellungen für einfache Verbindungen untereinander. Module müssen sich im gleichen Netzwerk befinden, welches durch den ID-Parameter gesetzt wird (siehe "Konfigurationen" unten für weitere Details zu den Parametern). Außerdem müssen die Module auf dem gleichen Kanal (Channel) sein, welcher durch den CH-Parameter gesetzt wird. Und schließlich legen die DH- und DL Parameter fest, welche Ziel-Adresse ein Modul hat. Damit werden die Module innerhalb des Netzwerk und auf dem Kanal ausgewählt, welche die übertragenen Daten erhalten sollen. Dazu gibt es mehrere Möglichkeiten:

  • Wenn DH 0 ist und DL ist kleiner als 0xFFFF (also 16 Bits), dann werden von diesem Modul ausgesendeten

Daten von allen Modulen erhalten, deren 16-Bit Adresse des MY-Parameters gleich DL ist.

  • Wenn DH 0 ist und DL ist gleich 0xFFFF, dann werden die von diesem Modul gesendeten Daten

von allen Modulen erhalten.

  • Wenn DH ungleich 0 ist oder DL größer als 0xFFFF, dann werden die gesendeten Daten nur

von den Modulen erhalten, deren Serielle Nummmer gleich der Ziel-Adresse des sendenden Moduls ist. D.h. SH gleicht dem Wert DH des sendenden Moduls und SL gleicht dem Wert DL des sendenden Moduls.

Nochmals zur Erinnerung: Die Adress-Zuordnung funktioniert nur, wenn die Module im selben Netzwerk und auf dem selben Kanal sind. Module können nicht kommunizieren, wenn sie in verschiedenen Netzwerken oder Kanälen sind.

Auf ein Modul aus der "Serie 2" muss eine Firmware aufgespielt werden, welche ihm dann die die Funktionsweise eines Coordinater, Router oder End Device (Endgeräte) verleiht. Module der Serie 2 benutzen nur Serial Low (SL) und Serial High (SH) zur Adressierung.


Konfigurationen

Nachfolgend werden einige nützliche Konfigurationsparameter des XBee Modules vorgestellt. Detailierte Erläuterungen zum Lesen und Schreiben mit "AT" Kommandos sind

Es müssen immer die Zeichen AT vor den Parametername gestellt werden, wenn ein Befehl an das Modul gesendet werden soll. Beispielsweise wird der ID Parameter ausgelesen, indem der Befehl ATID gesendet wird.

Befehl Beschreibung Wertebereich Default-Wert
ID Die Netzwerk-ID des XBee Moduls. 0 - 0xFFFF 3332
CH Der Kanal des XBee Moduls. 0x0B - 0x1A 0X0C
SH and SL Die Seriennummer des XBee Moduls (SH liefert die high 32 Bits, SL die low 32 Bits). Nur lesbar. 0 - 0xFFFFFFFF 
(sowohl für SH als auch für SL)
Unterschiedlich für jedes Modul.
MY Die 16-Bit Adresse des Moduls. 0 - 0xFFFF 0
DH and DL Die Ziel-Adresse der drahtlosen Übertragung (DH sind die high 32 Bits, DL sind die low 32 Bits). 0 - 0xFFFFFFFF 
(sowohl für DH als auchDL)
0 (sowohl für DH als auch DL)
BD Die Baudrate für die Serielle Kommunikation mit dem Arduino-Board oder dem Computer. 0 (1200 bps) 
1 (2400 bps) 
2 (4800 bps) 
3 (9600 bps) 
4 (19200 bps) 
5 (38400 bps) 
6 (57600 bps) 
7 (115200 bps)
3 (9600 baud)

Beachte: Auch wenn die Werte in obiger Tabelle mit Präfix "0x" geschrieben sind (um sie als hexadezimal zu kennzeichnen), so sollte 0x weder benutzt werden um Werte zu setzen, noch sollten Module diesen Wert mit übermitteln.

Es folgen noch ein paar nützliche Befehle für die XBee-Konfiguration (vor diese muss jeweils AT gestellt werden).

Befehl Beschreibung
RE Setze Defaultwerte. Beachte, dass die Einstellung nicht permanent ist, solange nicht danach der Befehle WR folgt. Dies gilt auch bei Parameteränderungen.
WR Schreibt geänderte Parameterwerte in nicht-flüchtigen (Langzeit-)Speicher. Andernfalls gehen die Werte bei Energieunterbrechung verloren.
CN Verlassen des Kommando-Modus. Wenn einige Sekunden lang keine Befehle geschickt werden, so wird der Kommando-Modus auch ohne expliztem CN-Befehl verlassen.

Weitere Details über die Konfigurationsmöglichkeiten des XBee-Moduls sind das 802.15.4 Module Handbuch oder das ZB Module Handbuch von Digi International.