U-Mote: 868 MHz RF Modem

Mikrodenetleyici (SoC): Texas Instruments CC1312R1, 48 MHz'e kadar çalışan güçlü ve verimli bir 32-bit ARM® Cortex®-M4F çekirdek.

Bellek: 256 KB ROM, 352 KB Flash bellek ve 80 KB SRAM.

Radyo: Uzun menzilli, güvenilir kablosuz iletişim için 868 MHz ISM bandını destekleyen Sub-1 GHz Radyo. Ayrıca 2.4 GHz bandında Bluetooth® 5.0 Düşük Enerji'yi destekler.

RF Performansı: 500mW'a kadar iletim gücü için doğrusal yükselteç ve -105 dBm yüksek alıcı hassasiyeti. Çevresel gürültüye karşı sağlam iletişim için entegre filtreler ve doğrusal yükselteçler içerir.

RS-485 Arayüzü: TTL sinyal seviyelerini (3.3V veya 5V) ve Yarım Çift Yönlü iletişimi destekleyen entegre RS-485 sürücü. Donanım tabanlı otomatik yön kontrolü veya GPIO kontrollü manuel yön özelliği.

Güç Kaynağı: Yüksek voltajlara ve elektriksel gürültüye karşı koruma için entegre filtre devreleri ve galvanik izolasyonlu yerleşik 10W anahtarlamalı AC/DC güç kaynağı. Bir snubber devresi içerir.

Güç kesintileri sırasında sürekli çalışma ve bildirim iletimi için süperkapasitör devresi. Güvenli süperkapasitör şarjı için PTC sigorta.

Donanımsal Sıfırlama: Yazılım hatalarına veya donmalara karşı sistem kararlılığı için donanımsal sıfırlama mekanizması (TPL5010/TPS3422).

Anten Seçenekleri: Dahili ve harici anten bağlantıları için optimize edilmiş, 868 MHz için 0.6 mm PCB kalınlığına sahip çoklu PCB anten tasarımları (monopol ve dipol) ile sağlam elektromanyetik performans.

Görsel Göstergeler: Durum izleme için sekiz LED: POWER (cihaz açık), HIGH/MID/LOW (RSSI değerlerine göre RF sinyal kalitesi), NET (veri toplayıcıya güvenli bağlantı), ERROR (RS-485 okuma hatası veya güç kesintisi), RX/TX (RS-485 veri iletim etkinliği).

İşletim Sistemi: TI CC1312R1 SoC için uyarlanmış Contiki-NG gömülü işletim sistemine dayanmaktadır.

Protokol Yığını: 868 MHz bandı için uyarlanmış, IETF 6TiSCH standardına dayalı özel bir protokol yığını uygular.

• Fiziksel Katman (PHY): SoC tarafından sağlanır.
• MAC Katmanı: Endüstriyel uygulamalar için uyarlanmış, düşük hızlı sistemler ve sınırlı kanal sayıları için optimize edilmiş IEEE 802.15.4e TSCH (Zaman Dilimli Kanal Atlamalı) protokolü. Bu, özel paket yapılarını, zamanlama tahsislerini ve radyo açma/kapama rutinlerini içerir.
• Kaynak Tahsis Katmanı: Düğümler arasında zaman dilimlerinin otonom kaynak tahsisi için 6Top katmanı, gecikmeyi en aza indirmek ve düğüm dahilini maksimize etmek için tasarlanmıştır.
• Adaptasyon Katmanı: SoC için özelleştirilmiş, IPv6 adreslemesini sağlayan Contiki-NG'den 6LoWPAN (Düşük Güçlü Kablosuz Kişisel Alan Ağları Üzerinden IPv6).
• Yönlendirme Protokolü: Kanal atlama yapısı için uyarlanmış özel rota seçim algoritmaları ile değiştirilmiş RPL (Düşük Güçlü ve Kayıplı Ağlar İçin Yönlendirme Protokolü).

Uygulama Katmanı: Otomatik sayaç okuma ve kontrol için IEC 62056-21 protokolü uygulaması, özellikle SoC yapısı için tasarlanmıştır.

Güvenlik Mekanizmaları: Seçilen anahtar kümeleri kullanılarak MAC katmanında entegre şifreleme süreçleri ve gerekli donanım sürücüleri. Önceden tanımlanmış anahtarlara ve veri toplayıcıdan periyodik güncellemelere dayalı anahtar yönetimi.

Veri Sıkıştırma: Düşük entropili veriler için geliştirilmiş özel kayıpsız veri sıkıştırma yaklaşımları, veri aktarım hızını ve verimliliğini artırır.

Gömülü Kontrol Yazılımı:

• Otomatik sıfırlama mekanizması için yazılım mantığı (TPL5010/TPS3422 ile etkileşim).
• Süperkapasitör devresini yönetmek için yazılım, güç kesintisi bildirimleri gönderme dahil.
• Yön kontrolü dahil RS-485 iletişimi için sürücüler.
• Sistem durumuna göre LED göstergelerini yönetmek için bellenim (örneğin, sinyal kalitesi için RSSI değerleri).

Yazılım Geliştirme ve Güncellemeler: Bellenim yükleme ve güncellemeler için belirli konektörler ("arka kapı" işlevi) aracılığıyla programlama modunu destekler.

Simülasyon ve Doğrulama: Geliştirilen tüm kodlar, genel sistem performansını ve işlevselliğini sağlamak için COOJA simülasyon ortamında doğrulanır.

Yüksek Güvenilir Kablosuz İletişim: Gürültülü ortamlarda bile kararlı ve sağlam veri aktarımı sağlar.

Enerji Verimli: Uzatılmış pil ömrü için ultra düşük güç tüketimi.

Endüstriyel Protokol Uyumluluğu: RS-485 ve IEC 62056-21 gibi standart endüstriyel iletişim protokollerini destekler.

Kapsamlı Güvenlik: Uçtan uca veri şifrelemesi ve sağlam anahtar yönetimi.

Esnek Dağıtım: Hem dahili hem de harici anten yapılandırmalarını destekler.

Donanım-Yazılım Sinerjisi: Gelişmiş sistem kararlılığı için entegre donanım sıfırlama ve güç yönetimi özellikleri.

Uygun Maliyetli Üretim: Verimli seri üretim ve kolay IP67 muhafaza entegrasyonu için optimize edilmiş tek kartlı tasarım.