SL6087 programowalny moduł GSM do zastosowań telemetrycznych

Rys. 1. Współpraca SL6087 z XM0110

Urządzenia telemetryczne spotyka się tam, gdzie istnieje potrzeba przesłania na odległość pewnych danych pomiarowych. Obecnie spotyka się je między innymi w systemach monitoringu węzłów cieplnych, systemach przesyłowych gazu i paliwa, studniach głębinowych, zbiornikach ujęć wodnych, oczyszczalniach i przepompowniach ścieków, stacjach meteorologicznych, systemach monitoringu pojazdów i budynków.

Urządzenia wykorzystujące technologię GSM zazwyczaj wyposażane są w moduły komunikacyjne umożliwiające komunikację z wykorzystaniem sieci GSM. Wśród wielu modułów dostępnych na rynku na uwagę zasługuje programowalny moduł AirPrime SL6087 oferowany przez Sierra Wireless.

Jest to mały (25×30×2,65mm), przemysłowy moduł przeznaczony do montażu powierzchniowego (LGA), który oprócz obsługi standardowych komend AT, do których wydawania potrzebny byłby dodatkowy mikrokontroler, sam może pełnić funkcję jednostki sterującej w układzie. Znacznie upraszcza to konstrukcję całego urządzenia oraz powoduje zmniejszenie kosztów poprzez wyeliminowanie potrzeby użycia dodatkowego mikroprocesora.

AirPrime SL6087 ma znaczną liczbę interfejsów zewnętrznych, takich jak dwustanowe linie GPIO oraz IRQ, porty UART i USB, szyny I²C, SPI, a także przetworniki A/C (tab. 1). Interfejsy te mogą posłużyć do komunikacji z innymi urządzeniami (np. PLC) lub sensorami, z których dane mają być odczytywane. Sercem modułu jest procesor ARM946/ DSP taktowany częstotliwością 104 MHz, który pozwala użytkownikowi na uruchamianie własnych aplikacji napisanych w języku C.

Aplikacje użytkownika są uruchamiane pod pracującym w module systemem operacyjnym czasu rzeczywistego (Open AT), który gwarantuje czas odpowiedzi na zdarzenie rzędu 50μs. Zasoby pamięciowe dostępne dla programisty to ponad 1MB pamięci RAM oraz 5,5MB pamięci Flash.

Oprogramowanie i aplikacje

Tabela 1. Specyfikacja modułu SL6087

Do programowania modułu wykorzystujemy bezpłatne środowisko deweloperskie - Sierra Wireless Software Suit. Pozwala ono nie tylko na pisanie i kompilację kodu, ale również na wgrywanie, uruchamianie i debugowanie aplikacji w module. Ponadto zawiera w sobie pełną dokumentację, jak również liczne aplikacje przykładowe.

Pisząc aplikacje, wykorzystujemy funkcje API zawarte w bibliotekach przygotowanych przez producenta. Oprócz standardowej biblioteki udostępniającej API do obsługi podstawowych funkcji modułu, takich jak obsługa interfejsów zewnętrznych, pamięci oraz funkcji związanych z GSM, dostępne są również biblioteki specjalizowane. Najpopularniejszą z nich jest biblioteka internetowa, oferująca funkcje API do obsługi protokołów internetowych.

Dzięki tym funkcjom w prosty sposób można przesłać dane telemetryczne poprzez TCP, zapisując je jako plik na serwerze FTP, bądź wysłać jako e-mail. Kolejną biblioteką, która może być szczególnie użyteczna z punktu projektów telemetrii i monitoringu pojazdów, jest Location Plug-in. Przeznaczona jest ona do obsługi układu GPS o nazwie XM- 0110, który łączymy z modułem za pomocą dwóch linii UART2 lub I²C (rys. 1).

Dzięki niej w prosty sposób możemy uzyskać informację o pozycji lub czasie z systemu GPS. W odróżnieniu od tradycyjnego odbiornika GPS tu programista sam nie musi zajmować się uciążliwym przetwarzaniem i interpretowaniem ramek NMEA - tu wszystko wykonują za nas funkcje biblioteczne i potrzebne nam dane dostajemy w odpowiedniej strukturze.

Kolejną zaletą rozwiązania SL6087+XM0110 jest możliwość zaawansowanej kontroli poboru energii poprzez rozbudowany system trybów oszczędzania energii, co ma szczególne znaczenie z punktu widzenia aplikacji telemetrycznych zasilanych bateryjnie. eCall to biblioteka przeznaczona do tworzenia urządzeń zdolnych współpracować z tworzonym właśnie ogólnoeuropejskim systemem bezpieczeństwa pojazdów o nazwie eCall.

System ten w przypadku wystąpienia wypadku drogowego wysyła informacje o wypadku do centrum ratunkowego. Automatycznie nawiązywane jest połączenie głosowe z numerem alarmowym. W torze głosowym oprócz rozmowy, nie zakłócając się wzajemnie, przesyłane są dane telemetryczne dotyczące m.in. pozycji GPS, informacji o poduszkach i liczbie, pasażerów.

Zdecydowano się właśnie na takie rozwiązanie ponieważ w sieci GSM połączenia głosowe mają większy priorytet i szansa poprawnego nawiązania połączenia głosowego w trudnych warunkach jest większa niż szansa nawiązania połączenia GPRS. Biblioteka dostarczana przez Sierra Wireless pozwala w oparciu o programowalne moduły AirPrime zbudować urządzenie zgodne ze wszystkimi normami i dyrektywami Unii Europejskiej oraz organizacji 3GPP z zakresu systemu eCall.

Powyżej przedstawiony opis możliwości modułu AirPrime SL6087 to jedynie tematyczny wycinek funkcji, jakie oferuje. Przedstawiony powyżej moduł dostępny jest na razie w wersji 2G (EDGE), jednak już w przyszłym roku pojawi się wersja obsługująca również 3G i kompatybilna pod względem wyprowadzeń. Również aplikacje pisane w Open AT będą mogły być uruchamiane beż żadnych zmian na obu wersjach.

Więcej informacji na temat produktów Sierra Wireless można znaleźć na stronach producenta: www.sierrawireless.com lub kontaktując się z firmą Acte, która jest oficjalnym dystrybutorem opisywanych produktów oraz zapewnia pełne wsparcie techniczne.

Adrian Chrzanowski
Acte
www.acte.pl