Blok wybieralny SBB: Systemy bezbateryjne i bezprzewodowe

  • 203974 10/16 4.0
  • 212612 14/16 5.0
  • 212648 14/16 5.0
  • 206885 6/16 2.0 [3.0 D]
  • 214750 4/16 2.0 [3.5 D]
  • 212627 5/16 2.0 [4.0 D]
  • 214721 12/16 4.5
  • 192105 +3p
  • 204009 +9p
  • 203996 +8p
  • 213978 +8p


Wypożyczenia
  1. Nucleo64 Łukasz Urbaniak
Kurs "Projektowanie bezbateryjnych układów elektronicznych" [PBUE]

Mikrokontrolery
  • ULP NXP MC9S08QE4, MC9S08QE8
     (rdzeń HCS08, obudowy TSSOP16 lub QFP32 - preferowana) - można zaprojektować i wykonać w OpenLab razem z programatorem/debugerem/konwerterem USB-UART na bazie MC9S08JS16. Na miejscu w s. 21 można używac programatora z zestawu NE64BASE lub V1BASE.
  • ULP NXP 
    MKL25Z128 (rdzeń Kinetis M0+, obudowa QFN32 lub TQFP) - zestaw MKL25FRDM
  • ULP NXP 
    MKL15Z128 (rdzeń Kinetis M0+, obudowa QFN32)
  • ULP Texas Instruments MSP430Fxxxx (zestaw ULP)
  • BASE to co wyżej
  • BASE NXP K64 (rdzeń Cortex M4), zestaw K64FRDM
  • BASE Freescale NE64 (rdzeń HCS12), zestawy laboratoryjne NE64.BASE
Czujniki 
  • KAMAMI Kinetis FREEBoard (I2C, SPI) - gotowy zestaw
  • FM75 (I2C) - do podłączenia do czegokolwiek
  • analogowe (fototranzystor, fotorezystor, czujnik temperatury, termistor)
RF
  • nRF24L01+ - gotowe moduły + podłączane do dedykowanego gniazda zestawu K64
  • RFM73 (ew. RFM70, RFM75) - gotowe moduły + wbudowane w zestaw NE64, łatwe do uruchomienia.
  • OOK 433Tx + OOK 443 Rx - gotowe moduły
Harvestery + przetworniki energii
  • ogniwa fotowoltaiczne (różne)  - do samodzielnej charakteryzacji w lab21
  • moduł Peltiera
  • moduł RF-868 MHz z powielaczem Dicksona
  • Induktory+prostowniki 125 kHz
  • Gotowe zestawy 13.56 MHz (Microchip)
  • LM3105
  • LM3109
  • LM3108
  • bq25504
  • ADP5092
  • ...
    Power
    Linki

    Ankieta SBB-01
    1. Charakterystyka źródeł energii w układach bezbateryjnych.
    2. Iq (ang. quiescent current) - co to takiego? Jakie ma znaczenie w systemach niskoenergetycznych?
    3. Jak zachowuje się układ wykonany w techologii CMOS w trakcie powolnego narostu napięcia zasilania? Dlaczego?
    4. W jaki sposób należy zapewnić właściwe warunki uruchomienia układu elektronicznego, gdy źródłem zasilania jest wolno ładowany kondensator?
    Ankieta SBB-02
    1. ANSI C a czas rozruchu/wybudzenia mikrokontrolera - w jaki sposób rezygnacja z pełnego wsparcia z ANSI C wpłynie na zastosowania ULP (Ultra Low-Power)? Wskazówka: inicjalizacja zmiennych globalnych.
    2. Dlaczego w programowaniu mikrokontrolerów ULP kluczową rolę odgrywa użycie przerwań? Wskazówka: gorąca pętla opóźniająca typu "sleep(1000)" kontra przerwanie zegara Wake-Up Timer.
    3. Do czego służy w mikrokontrolerze tablica wektorów przerwań?
    4. Rozwiń skrót ISR w kontekście programowania mikrokontrolerów.
    5. Biorąc pod uwagę typowy rozmiar stosu dostępny w mikrokontrolerach korzystniejsze będzie używanie zmiennych lokalnych czy globalnych?
    Ankieta SBB-03
    1. Domeny zasilania w układach ULP - w jaki sposób oszczędzamy energię?
    2. Domeny zegarowe w mikrokontrolerach ULP - na czym to polega, jak jest realizowane?
    3. Czym jest statyczny, a czym dynamiczny pobór prądu? W jakich jednostkach wyrażamy te wielkości? Jak się zmieniają te wartości wraz wzrostem prędkości taktowania i napięcia zasilania?
    4. Porównaj statyczne i dynamiczne zużycie energii w ULP MCU 8- i 32-bitowych. Z czego wynikają te różnice?
    5. Wyjaśnij, na czym polega możliwy zysk energetyczny kiedy użyta zostanie technika optymalizacji kodu o nazwie (a) "local to global array promotion" (b) "loop unrolling"
    Ankieta SBB-04
    1. Zasada działania przetwornic DC-DC podnoszących napięcie: (a) na bazie kondensatorów (b) na bazie induktora.
    2. Powielacz Dicksona. Dlaczego diody Shottky'ego są lepsze niż diody prostownicze? Dlaczego warto zastąpić diody tranzystorami MOSFET?
    3. Na które parametry należy zwrócić uwagę, dobierając diody do powielacza Dicksona na pasmo UHF?
    4. Uproszczony schemat i zasada działania przetwornicy typu flyback.
    Ankieta SBB-05
    1. Kondensator o pojemności 1F został naładowany do napiecia 3.3V. Mikrokontroler pobiera średni prąd 5uA, a zakres jego nominalnych napięć zasilania wynosi od 1.8 V do 3.3V. Jak długo można go zasilać?
    2. Mikrokontroler komunikuje się z modułem RF przy pomocy linii sygnałowych, z których MOSI, SCK, nSS, CE są wyjściami MCU, a nIRQ oraz MISO to wejścia. Jakie kroki należy podjąć, aby prawidłowo zrealizować tryb PD (power down) modułu RF?
    3. Mikrokontroler bezpośrednio po uruchomieniu przechodzi w stan uśpienia i odłącza interfejs programatora/debugera. Co należy zrobić, jeśli producent nie zapewnia sprzętowego mechanizmu wymuszenia przejścia w tryb programowania? Tzn. nie jest to mikrokontroler w pełni "studentoodporny" :)
    4. Zaproponuj sposoby zapewnienia synchronizacji czasu w węźle bezprzewodowym - oczywiście chodzi o sposoby adekwatne do charakterystyki dostępnego źródła energii.
    Ankieta SBB-07
    1. Wymień 4 dodatkowe funkcje, jakie pełni zegar czasu rzeczywistego w systemie bezbateryjnym.
    2. Wymień korzyści wynikające z użycia zewnętrznego układu „power gating” (bramkowanie zasilania).
    3. W jaki sposób w układzie TPL511x konfiguruje się interwał między kolejnymi cyklami zasilania MCU?
    4. Skąd TPL511x „wie”, kiedy może odłączyć zasilanie od MCU?
    5. W bezprzewodowej komunikacji małej mocy chętnie stosowane pasma to 2,4 GHz oraz 868 MHz. Wymień wady i zalety pasma mikrofalowego. Jakiego rzędu moce mają nadajniki i w jakich jednostkach są one wyrażane? Dlaczego?
    Ankieta SBB-08 [2017-04-19]
    1. Opisz modulacje GFSK i OOK. Która jest „lepsza” energetycznie?
    2. Jak można zaprojektować protokół komunikacyjny, aby dało się odbierać dane RF bez ciągłej aktywności odbiornika?
    3. Z czego wynika popularność pasma 2.4 GHz w komunikacji nie wymagającej licencji?
    4. Moduł nRF24 pożera straszne ilości energii w trybie RX. Przedstaw scenariusz pozwalający na przesyłanie danych co 10 minut między czujnikiem bezbateryjnym a stacją bazową w taki sposób, aby zminimalizować zużycie energii w obu urządzeniach.  
    Ankieta SBB-09 [2017-05-08]
    Jednokierunkowa transmisja bezprzewodowa w połączeniu z niewielką mocą obliczeniową mikrokontrolerów ULP narzuca specyficzne podejście do autoryzacji i zabezpieczenia przesyłanych danych.
    1. W jaki sposób można zweryfikować, czy pakiet danych odebrany z czujnika pochodzi właśnie od tego konkretnego czujnika?
    2. Jak można sprawdzić, czy część informacji w pakiecie nie została przypadkiem lub celowo zmodyfikowana?
    3. W jaki sposób da się utrudnić intruzowi ponowne wykorzystanie przechwyconego przez niego pakietu danych (np. podsłuchanie pakietu danych pilota do parkingu PWr i późniejsze jego użycie)?
    4. Omów krótko zasadę działania kodów zmiennych na przykładzie KEELOQ.
    Ankieta SBB-10 [2017-05-15]
    1. Wymień cechy, które musi posiadać jednokierunkowa funkcja skrótu w zastosowaniach kryptograficznych.
    2. Kryptografia symetryczna i asymetryczna - argumenty za i przeciw w systemach ULP.
    3. SDR (ang. software defined radio) - co to takiego? 
    4. Jak zabezpieczysz bezprzewodową transmisję danych we własnym projekcie SBB? Nazwij użyte techniki i uzasadnij ich użycie.
    Ankieta SBB-11 [2017-05-22]
    1. Pamięci nieulotne FRAM, EEPROM, Flash w systemach bezbateryjnych: jakie są ich cechy? kiedy warto, a kiedy nie warto stosować?
    2. SRAM i SDRAM. Która z tych pamięci lepiej się sprawdzi w układzie bezbateryjnym? Uzasadnij odpowiedź biorąc pod uwagę zasadę ich działania.
    3. Dlaczego liczba operacji kasowania komórki EEPROM jest ograniczona? 
    4. W których pamięciach operacja odczytu niszczy zawartość komórki pamięci (wymagana jest jej regeneracja)?
    Ankieta SBB-12 [2017-05-29]
    1. Geneza nazw Bluetooth, ZigBee.
    2. Kodowanie RC5 - charakterystyka, zastosowania.
    3. BLE, ZigBee, ANT+ - zwięzłe porównanie standardów komunikacji bezprzewodowej małej mocy.
    4. Dlaczego w równolegle ze źródłem zasilania o wyższej impedancji dodawany jest kondensator elektrolityczny?
    5. Istnieje kilka standardów komunikacji bezprzewodowej małej mocy, jednak większość z nich niezbyt dobrze sprawdzi się w układach bezbateryjnych. Na które parametry należy zwrócić szczególną uwagę przy wyborze układu komunikacyjnego dla systemu bezbateryjnego?
    6. ULP: pomiar małych prądów. Shunt ammeter vs. feedback ammeter
    7. Źródła zakłóceń w pomiarach małych prądów: pętla masy, efekt termoelektryczny, efekt tryboelektryczny, zjawiska elektrochemiczne.
      ċ
      UdpTesterC-Tx.zip
      (14k)
      Krzysztof Urbański,
      22 maj 2017, 08:17
      ċ
      UdpTesterC-TxRx.zip
      (15k)
      Krzysztof Urbański,
      22 maj 2017, 08:17
      ċ
      nrf.c
      (10k)
      Krzysztof Urbański,
      8 maj 2017, 02:29
      ċ
      nrf.h
      (5k)
      Krzysztof Urbański,
      8 maj 2017, 02:29