Digi: Conectividad Wifi con modulos XBee

Buenos Aires, Argentina
Digi XBee Wi-Fi
(Aula 201)
Agosto 2013
Paolo Chiarlone
Ingeniero de Aplicaciones Sénior
Hola… Soy….
“Pleased to meet you.
Hope you guessed my name…”
(1968)
Agenda
Bienvenidos!
Módulos Digi XBee
Topologías de Redes Inalámbricas
Tecnología Wi-Fi
Nuevo! XBee Wi-Fi (S6B)
Logística – Lanzamiento, N/P
Setup HW/SW
Ejemplos de Aplicaciones
Demo
Digi International
• Expertos en Soluciones M2M
• Compañía pública, rentable,
financieramente estable y
global
• Líder innovador de “Device
Cloud”
• Líder en comunicaciones
inalámbricas
Page 4
Mas Acerca de Digi International
• Fundada en 1984 – compañía pública por mas de 25
años
• NASDAQ desde 1989: DGII
• Oficina central en Minnetonka, MN
• Oficinas alrededor del mundo (USA, Europa, Asia)
• Crecimiento vía adquisiciones: 8 compañías en 8
años
• 670 empleados
• $200M+ en ventas en FY2012, $100M en el banco
• Nombrada una de las mejores compañías de
SmartGrid en 2011
• Familias de productos :
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
Digi Terminal servers y Gateways; sistemas embebidos
NetSilicon 32-bit procesadores y módulos
FsForth Linux y Windows CE OS
Rabbit 8/16-bit procesadores y módulos
Inside Out Networks productos USB
MaxStream Radio, RF y productos ZigBee
Sarian Systems Ruteadores IP para aplicaciones de misión crítica
Wireless Design Services diseños de HW/SW a la medida
MobiApps comunicaciones M2M (satélite, celular)
Etherios conectividad en la nube “Device Cloud”
Módulos Digi XBee
¿Qué es el XBee?
•
•
•
•
Módulo embebido serial a RF(o USB a RF)
Protocolo completo incluido en el FW
Capa de aplicación para operaciones fáciles (AT)
Capa completa de protocolo de aplicaciones para
operaciones complejas (API)
• Potente conjunto de funcionalidades incluye:
–
–
–
–
–
Configuración remota
Actualizaciones de FW vía aire (OTA)
Nodos/dispositivos de bajo consumo de energía
Diagnósticos de red
Muchas opciones de I/O
• Varias opciones de antenas : cable, Chip/PCB, U.FL, RPSMA
• No es necesario el diseño de HW RF o desarrollo de FWPage 7
• Completamente aprobados y certificados!!!
Una Familia Completa
• La familia XBee no es solo módulos
embebidos, pero también:
•
Gateways (RF a Ethernet/Wi-Fi/Celular)
•
Software de prueba/configuración
•
Placas de interface y desarrollo
•
Adaptadores:
AC SmartPlug
Temperatura
Humedad
RS232
RS485
Digital- Analógico I/O
etc.
Page 8
Revisiones de HW – RF
Perfil de
Hardware
Perfil de Firmware
(Protocolo)
Producto
802.15.4
XBee 802.15.4
DigiMesh 2.4
XBee DigiMesh 2.4
ZigBee
XBee ZB
ZigBee Smart Energy
XBee SE
ZigBee
XBee ZB SMT (S2C)
XStream
XBee-PRO XSC
XStream
XBee-PRO XSC (S3B)
DigiMesh / Multipoint Proprietary
XBee-PRO 900HP (S3B)
S4
Multipoint Proprietary
XBee-PRO 900
(no para nuevos
diseños)
DigiMesh
XBee-PRO DigiMesh 900
S5
Multipoint Proprietary
XBee-PRO 868
S6B
802.11 b/g/n
XBee Wi-Fi
S8
DigiMesh / Multipoint Proprietary
XBee 865/868LP
S9
DigiMesh / Multipoint Proprietary
XBee 900LP (S9)
S1
S2, S2B, S2C
S3, S3B
(muy pronto)
Page 9
Formatos XBee®
1. Through-hole
(THT)
• Ambos formatos pueden utilizar
el mismo espacio en el circuito
• Mínimo rediseño para clientes
que usan el formato “Throughhole”
2. Surface-mount
(SMT)
Page 10
Especificaciones/Dimensiones Mecánicas
(pines)
XBee Through Hole
Page 11
Especificaciones/Dimensiones Mecánicas
(SMT)
XBee SMD
Page 12
Comparación de Formatos XBee®
Through-hole (THT)
• 24 x 33 mm
• 20 pines
• 10 líneas de I/O digitales
• Sólo UART (algunos SPI)
• Se instala fácilmente con
la mano
Surface-mount
(SMT)
• 22 x 34 mm
• 37 patitas reforzadas
• 16 líneas de I/O digitales
• UART y SPI
• Mejor para fabricación de
alto volumen
Page 13
Productos por Formato
Through-hole (THT)
• XBee® ZB
• XBee® SE
• XBee® DigiMesh® 2.4
• XBee-PRO® DigiMesh®
900
• XBee® 802.15.4
• XBee-PRO® 900
• XBee-PRO® 868
• XBee-PRO® XSC
• XBee® Wi-Fi
Surface-mount
(SMT)
• XBee® ZB
• XBee ®SE
• XBee® 868 (Sept 2011)
Page 14
¿Por Qué Usar un Módulo?
Fabricar
vs.
Comprar
Razones para comprar un módulo vs. Diseño
1.
2.
3.
4.
Reduce el tiempo de entrada al mercado = Disminución en los gastos de
desarrollo
Certificaciones incluidas = Simplificación de fabricación + reducción de
costos
Software completo = Reducción de costos de desarrollo + reducción de
riesgo
Plataforma de hardware estable = Continuidad tecnológica + soporte a largo
Page 15
plazo
Ejemplos
XBee montado en placa PCB con antena
conector U.FL a RPSMA
XBee SMT montado en placa PCB
(PCB Trace Antenna Version)
XBee Through-Hole Socket
Page 16
Redes y Topologías
Inalámbricas
Punto - Multipunto / 802.15.4
•
•
•
•
•
•
Requiere comunicación directa
entre origen y destino
Mas rápida, de menor latencia
que redes tipo “mesh”
Menos complejidad de diseño
que redes tipo “mesh”
Es la base para redes “mesh”,
pero sin la habilidad de reenviar
mensajes
Disponible como 802.15.4 o
también como protocolo
propietario de Digi
Múltiples frecuencias
Page 18
ZigBee
•
•
•
•
•
•
•
•
Nodos router pueden reenviar
mensajes (Mesh)
Diseñado para aplicaciones de bajo
costo, bajo consumo de energía
Múltiples tipos de nodos (coordinador,
router, dispositivo final)
Interoperabilidad entres fabricantes
Descubrimiento automático de rutas
Red se auto corrige
Dispositivos finales pueden hibernar
(no muy bueno para operaciones con
batería)
Principalmente limitado a 2.4 GHz
Page 19
DigiMesh
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Todos los nodos pueden reenviar
mensajes (Mesh)
Diseñado para aplicaciones de bajo
costo, bajo consumo de energía
Un solo tipo de nodo
Arquitectura menos compleja que
ZigBee
No existen relaciones padre-hijo
Descubrimiento automático de rutas
Red se auto corrige
Todos los nodos pueden hibernar
(muy bueno para operaciones con
batería)
Sin limitaciones de frecuencia
Page 20
802.11 WiFi
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Estándar globalmente
reconocido
Reemplazo directo para Ethernet
Muy alta compatibilidad
Múltiples nodos/múltiples redes
Alto rendimiento
Gran ancho de banda
Bajo costo
No es la mejor tecnología para
operación con batería
Alcance limitado
Page 21
Reseña Rápida de la
Tecnología Wi-Fi
Historia de Wi-Fi
•
1985 – La FCC publica la banda ISM para uso sin licencia
•
1991 – AT&T comienza a trabajar en una tecnología inalámbrica llamada Wavelan
•
1999 – Se funda la alianza Wi-Fi (como WECA)
• 2000 - 802.11a (limitado), lanzamiento de 802.11b, velocidad transmisión
11Mbps
• 2003 – Lanzamiento 802.11g, 54Mbps velocidad transmisión
• 2005 – "Wi-Fi", es incluido en el diccionario Inglés
• 2009 – Lanzamiento de 802.11n, velocidad de 300Mbps
• 2011 – Mas de 1 millón de Hotspots en el mundo
• 2012 – Mas de 1.5 Billones de dispositivos Wi-Fi
vendidos
Mas de 9 Billones de dispositivos Wi-Fi
Page 23
vendidos desde 2009!
Conceptos Básicos de Wi-Fi
• Wi-Fi es un estándar IEEE 802.11 (Institute of Electrical
and Electronics Engineers)
– Las letras indican una mejora al estándar original
•
•
•
•
a – 5 GHz, hasta 54 Mbps
b – 2.4 GHz, hasta 11 Mbps
g – 2.4 GHz, hasta 54 Mbps
n – 2.4 GHz, hasta 300 Mbps
• Ventajas de Wi-Fi
– Móvil, flexible, ubicuo
– Rápido y fácil de configurar
– Altas velocidades de transmisión
Page 24
El Nuevo XBee
Wi-Fi (S6B)
El XBee Wi-Fi (S6B) en Detalle
Transceiver de
Atheros
(AR4100P)
Microprocesador
de Energy Micro
(Leopard Gecko)
Memoria Serial
Flash (1MB)
Atheros transceiver:
http://www.qca.qualcomm.com/technology/technology.php?nav1=47&product=114
Microcontrolador de Energy Micro:
http://www.energymicro.com/products/efm32-leopard-gecko-microcontroller-family
Page 26
Tipos de Redes del XBee Wi-Fi
Infrastructur
e
BSS
Ad Hoc
IBSS
Soft AP
• Los nodos se comunican a través de
Access Point - El XBee es un cliente
• Tipo de red mas común
• Conexión directa, sin AP
• El XBee se comunica con otro
XBee
• El XBee se comporta como AP
• Usado solo para configuración y
aprovisionamiento
Page 27
Especificaciones de XBee Wi-Fi
Especificación
XBee Wi
Wi--Fi
Velocidad de transmisión
1 hasta 72 Mbps
Potencia de transmisión
Hasta +16 dBm
Sensibilidad
Corriente de transmisión
Corriente de recepción
de -93 a -71 dBm
260 mA max (802.11n)
100 mA
Corriente asociada durante
inactividad
2 mA
Corriente estado hibernación
<6 uA
Tensión de alimentación
Temperatura de operación
de 3.1 a 3.4 V
de -30 a +85 C
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Características del XBee Wi-Fi
• Principales características
– Disponible en SMT o Through-hole
(mismo formato como otros XBee)
– Soporta 802.11 b/g/n
– 13 canales
– UART de hasta 921Kbps
– SPI de hasta 3.3 Mbps
– 10 Digital I/O, 4 ADC (10 bit)
– Tiempo de re-conexión Casi Cero (de estado de inactividad a
conexión)
– Certificado en: USA, Canadá, Europa, Australia, Japón, Brasil (en
proceso)
– Adicional: WPS, Soft AP, Web UI (finales de 2013)
• De RF a Cloud directamente
– Device Cloud Connector incluido (en Beta)
Page 29
– Permite enviar/recibir datos, archivos, alarmas, comandos en la nube
Seguridad del XBee Wi-Fi
•
•
No soporta seguridad “Enterprise”
Seguridad 128-bit AES CCMP
Seguridad
Encriptaci
ón
Autenticació
n
Descripción
XBee Wi
Wi--Fi
Ninguna
Ninguna
Abierta
Sin seguridad
Mala seguridad
Si
Si
WEP
WEP
Pre-shared key
Seguridad débil,
prácticamente
obsoleto
WPA-Personal
TKIP
Pre-shared key
Buena seguridad
Si
WPA-Enterprise
TKIP
802.1X
Buena seguridad
No
WPA2-Personal
AES-CCMP
Pre-shared key
La mejor
seguridad
Yes
WPA2-Enterprise
AES-CCMP
802.1X
La mejor
seguridad
No
Page 30
Device Cloud Connector
• ¿Por qué usar el Device
Cloud Connector?
1. Encontrar dispositivos
fácilmente y de forma segura
2. Enviar/recibir data
fácilmente y de forma
segura
3. Administrar dispositivos
fácilmente y de forma segura
Page 31
Lanzamiento y Logística
del XBee WiWi-Fi
Lanzamiento del XBee Wi-Fi (S6B)
Q1 2013
Q2 2013
ATP
APR
Q3 2013
Q4 2013
Device Cloud
Support Soft AP, WPS, WebUI
JUL
AUG
Nuevo y mejorado kit
de desarrollo
OCT
Page 33
33
Certificación por Regiones
Modelo
Américas
EMEA
APAC
Japón
XBee Wi-Fi (S6B)
X
X
X
X
XBee 802.15.4
X
X
X
X
XBee DigiMesh 2.4
X
X
X
X
XBee ZB
X
X
X
X
XBee SE
X
X
X
X
XBee-PRO 868
X
XBee-PRO 900HP
X
XBee-PRO XSC
X
XBee 865/868LP
X
X
Page 34
Números de Parte del XBee Wi-Fi S6B
Numero de Parte
Descripcion
XK2B-WFT-0
XBee Wi-Fi (S6B) Development Kit
XK2B-WFT-J0
XBee Wi-Fi (S6B) Development Kit (Japan)
XB2B-WFPS-001
XBee Wi-Fi (S6B), PCB Antenna, SMT
XB2B-WFPT-001
XBee Wi-Fi (S6B), PCB Antenna, Through-Hole
XB2B-WFRS-001
XBee Wi-Fi (S6B), RF Pad Antenna, SMT
XB2B-WFUS-001
XBee Wi-Fi (S6B), U.FL Antenna, SMT
XB2B-WFUT-001
XBee Wi-Fi (S6B), U.FL Antenna, Through-Hole
XB2B-WFWT-001
XBee Wi-Fi (S6B), Wire Antenna, Through-Hole
XB2B-WFST-001
XBee Wi-Fi (S6B), RPSMA Antenna, Through-Hole
XB2B-WFPT-001J
XBee Wi-Fi (S6B), PCB Antenna, Through-Hole (Japan)
XB2B-WFST-001J
XBee Wi-Fi (S6B), RPSMA Antenna, Through-Hole (Japan)
XB2B-WFUT-001J
XBee Wi-Fi (S6B), U.FL Antenna, Through-Hole (Japan)
XB2B-WFWT-001J
XBee Wi-Fi (S6B), Wire Antenna, Through-Hole (Japan)
XB2B-WFPS-001J
XBee Wi-Fi (S6B), PCB Antenna, SMT (Japan)
XB2B-WFUS-001J
XBee Wi-Fi (S6B), U.FL Antenna, SMT (Japan)
XB2B-WFRS-001J
XBee Wi-Fi (S6B), RF Pad Antenna, SMT (Japan)
Page 35
Digi SW & HW Setup
Configuración de Hardware
1) Instale el módulo en la placa de desarrollo XBIB
2) Si la placa XBIB es serial:
Conecte un cable serial al puerto COM del PC
Conecte la fuente de alimentación a la placa XBIB
3) Si la placa XBIB es USB:
Conecte el cable USB a un puerto USB del PC
(no requiere de fuente de alimentación)
4) Si todo esta correcto, el LED de “Association” debería estar
parpadeando
5) Proceda con la instalación del SW (X-CTU)
Page 37
Software XCTU - 1
• X-CTU es una aplicación basada en Windows proporcionada por
Digi
• Esta diseñada para interactuar con el FW de los productos RF
de Digi
• Provee una interfaz simple a los módulos RF de Digi
• Funcionalidades/secciones:
PC Settings: permite seleccionar el puerto COM y configurar dicho
puerto con los parámetros de configuración del radio
Range Test: permite realizar una prueba de distancia entre dos
radios
Terminal: acceso al puerto COM del PC a través del programa de
emulación de terminal. Esta sección también provee acceso al
firmware de los radios usando comandos AT (*)
Los parámetros por defecto del radio COM son 9600,8,N,1
Modem Configuration: permite la posibilidad de programar el
firmware de los radios firmware vía una interface gráfica. Esta
sección también permite a los clientes la posibilidad de cambiar las
versiones de firmware
Page 38
(*) para la lista completa de los comandos AT de los radios, por favor revise la
documentación del producto
XCTU - 2
Algunos Comandos AT del XBee Wi-Fi
• Soporta DHCP y dirección IP estáticas
– ATMA – configura DHCP o direcciones IP estáticas
– ATEE – clave por suporte de encriptación
– ATID – nombre del SSID por la conexión
• Parámetros de direcciones IP estáticas :
– ATMY – dirección IP del módulo
– ATMK – mascara de red
– ATGW – Default Gateway
• Soporta UDP y TCP
– ATIP – configura el módulo entre UDP y TCP
• Comunicación
– ATDL – Dirección IP del destino
– ATC0 – Puerto donde se reciben los datos (NOTA: valor es
en hex!!!)
Page 40
Pruebas / Diagnóstico
Diagnóstico Básico
•
•
•
Ponga el módulo en modo AT
Inicie el SW X-CTU
Bajo “Terminal”, puede ejecutar cualquiera de los siguientes
comandos AT
•
•
•
VR – Muestra la versión del firmware cargada en el módulo
HV – Muestra la versión de HW del módulo
AI – Indicación de asociación, si es 0 esto significa que esta
conectado a un Access Point, de lo contrario no está. Para ver la lista
de valores, revise el manual de referencia de hardware P/N
90002180_C
NI – Identificador de nodo, permite configurar un identificador
mnemónico del módulo, para reconocerlo fácilmente (no es una
herramienta de diagnostico pero ayuda mucho!)
MY – Muestra la dirección IP del módulo
SH y SL – Muestran la parte Alta y Baja de la dirección MAC del
módulo (única/fija)
•
•
•
Page 42
NOTA: en el modo AT, recuerde escribir +++ primero!!
Ejemplos de Aplicaciones
Ejemplo: Monitoreo de Tanques
Page 44
Ejemplo Rastreo de Dispositivos
Médicos
Digi Device Cloud
Ethernet / Internet
Standard Router
Módulo
XBee Wi-Fi
SMT
Infusion Pump
Soporte y Aprendizaje
Soporte
• Soporte Técnico de Digi:
– Ticket de Soporte:
http://www.digi.com/login?ReturnUrl=%2fsupport%2feservice%2flogin
– Email: [email protected]
– Chat:
http://chat.digi.com/Chat/servlet/AppMain?__lFILE=TSChatForm.jsp
– Teléfono: +1 (801) 765-9885
Page 47
Demos