Configuración de los radios XBee

Para lograr la comunicación entre los radios, es necesario configurar sus parámetros de forma correcta. Para esto, se puede hacer de dos formas.

• A través del entorno gráfico que ofrece el software de XCTU

• A través de comandos “AT” por una terminal serial Configuración a través del entorno gráfico de XCTU

Se utilizará la versión más reciente del software XCTU denominada “Next Generation XCTU”, la cual puede ser descargada a través del siguiente enlace: http://www.digi.com/support/productdetail?pid=3352.

Para el desarrollo de este trabajo curricular, se hará uso de comunicación transparente en los radios XBee. La elección de este modo de comunicación se debe a su simplicidad, ya que este proyecto está dirigido a la creación de una red punto a punto, así mismo, este modo de operación, transmite los datos a través de los radios de forma serial, lo que es deseable al realizar la interfaz en Labview, ya que si se usara el modo API, la programación del software se complicaría de forma innecesaria.

El modo AT o modo transparente, permite una comunicación inalámbrica punto a punto entre dos dispositivos, esta comunicación puede ser bidireccional, unidireccional e incluso broadcast (en el caso de una red de más de dos dispositivos). La transmisión de datos se envía de forma serial, lo cual lo convierte en un modo sencillo e ideal para comunicación con micro controladores los cuales pueden interpretar los datos directamente de forma serial.

Para crear una red punto a punto se deberán configurar los siguientes parámetros:

• PAN ID: Personal Area Network Identifier.

• DH: Destination adress high.

• Encryption Enable.

• Network Encryption Key.

• Link Key.

• Baud Rate Interfaz de XCTU

Leer un radio Xbee

En la interfaz, se debe hacer clic izquierdo en el ícono “Add devices” localizado en la parte superior izquierda.

Figura 3.10. Interfaz de XCTU

Una vez hecho esto, se mostrará una nueva ventana, en la cual deberá seleccionar el puerto “COM” con el cual esté conectado el radio Xbee, en este caso se hace uso de una tarjeta Arduino UNO SIN MICROCONTROLADOR, para poder leer el radio a través de la interfaz FTDI de la tarjeta.

En la ventana emergente, deberá configurar los siguientes parámetros como se muestran a continuación:

Es importante mencionar que la tasa de Baudios (Baud Rate), por defecto en los radios se encuentra configurada a 9600 baudios, en caso de que los radios hayan sido configurados previamente, este parámetro deberá ser configurado con la tasa de baudios a la cual fue configurado previamente.

Cuando haga clic en el botón finish, el software examinará el puerto seleccionado en busca de un radio Xbee, se mostrará la siguiente barra de carga.

Una vez que el software encuentre el radio Xbee, este aparecerá del lado izquierdo de la pantalla.

Si se realizaron los pasos anteriores, se visualizará en pantalla la configuración actual que tiene el radio Xbee de la siguiente forma:

Figura 3.13. Barra de carga

Selección de la función del Radio

Como se ha descrito con anterioridad, los radios XBee se pueden comportar de tres formas:

• Coordinador

• Router

• End Device

Para este proyecto, un radio se comportará como Coordinador y otro como Router. Esto se debe a que cada red debe tener un sólo coordinador, y a que un Router, nunca entrará en modo sleep. Para seleccionar un modo, se debe clic en el botón “Update firmware”.

Figura 3.15. Configuración inicial del radio

Se desplegará una ventana con 3 secciones, en la primera se deberá seleccionar la familia a la cual pertenece el radio Xbee, en la segunda sección seleccionará cómo se comportará el radio Xbee (en este caso se configurará como Coordinador AT”, y finalmente la última sección se deberá seleccionar la versión de firmware que será cargada en el radio.

Configuración del PAN ID

El PAN ID es el identificador de red de área personal (por sus siglas en inglés), este será el nombre con el cual todos los radios Xbee trabajarán en una misma red, para configurar este parámetro, ingrese el identificador que desee en la casilla correspondiente. Todos los radios que trabajen en una misma red deberán de tener el mismo PAN ID. El intervalo que acepta este parámetro es de 0x0 a 0xFFFFFFFFFFFFFFFF.

Figura 3.17. Selección de firmware

Cruce de direcciones

El siguiente paso es “cruzar” las direcciones para asegurar una comunicación bidireccional. Existen diversos modos en asignación de direcciones pero el más sencillo es del directo. Cada XBee posee un número serial único de 64 bits compuesto de dos partes SH y SL. En cada radio (suponiendo una red únicamente de dos radios) en los parámetros DH y DL (destination address) escribe los números SH y SL del radio contrario.

Estas direcciones pueden obtenerse desde la interfaz de XCTU.

También es posible encontrar estas direcciones en la parte posterior de los radios.

Ya que se han identificado ambas partes de las direcciones, estas deberán ser ingresadas en los campos DH y DL respectivamente.

Figura 3.19. SH, SL

Cuando se hayan configurado todos los parámetros, se deberán grabar en el radio. Para esto es necesario hacer clic en el botón “Write”.

Encryption Enable

Los radios XBee permiten encriptar la información que será enviada, esta información será encriptada con la clave de red. Es importante mencionar que se debe habilitar esta opción en ambos radios por igual.

Figura 3.21. Dh y DL

Figura3.22. Write

Network Encryption key

El coordinador deberá seleccionar la clave de seguridad para la red. Si el valor de este parámetro es 0, se seleccionará una clave de seguridad aleatoria, en caso contrario, si el valor de este parámetro es diferente de cero, se utilizará dicho valor como calve de red. Este parámetro sólo es configurable en el coordinador.

Los routers y end devices de la red que cuenten con seguridad habilitada (encryption enable) adquirirán la clave de red cuando se unen a la red. Estos dispositivos recibirán la clave de red encriptada con el enlace si estos comparten una clave de enlace preconfigurada en el coordinador.

Link Key

El coordinador es el encargado de seleccionar la clave de enlace, si este parámetro se configura con el valor de 0, el coordinador utilizará una clave aleatoria la cual será enviada a todos los dispositivos sin encriptarse. Si este parámetro se configura con un valor distinto de 0, este será utilizado como clave de enlace.

Figura 3.24. Network Encryption Key

Baud Rate

La tasa de baudios se deberá configurar a la misma velocidad que el microcontrolador, para este proyecto se ha decidido utilizar una velocidad de baudios de 115200.

Se eligió esta velocidad debido a que la frecuencia cardiaca oscila entre 40 y 120 Hz. Para el caso de 115200 bauds tenemos lo siguiente:

115200 bauds significa 115200 tiempos de bit/segundo.

Configuración de los radios a través de un terminal serial

Es posible configurar los módulos XBee haciendo uso de los comandos AT. Para ingresar al modo de comandos, es necesario abrir una terminal serial (ya sea desde XCTU, hyperterminal, etc). Una vez que se haya abierto la terminal serial, se deberá configurar la velocidad de trabajo de esta. En este caso los radios XBee trabajan por defecto a una velocidad de 9600 bps.

Para ingresar al modo de comandos AT, se debe escribir en la terminal “+++”. Cuando se haya entrado en el modo de comandos AT, el radio XBee regresará un mensaje de “Ok”.

Todos los comandos AT cuentan con la siguiente estructura.

“Prefijo AT” + Comando ASCII + Espacio (opcional) + “Parámetro” + Retorno Ejemplo:

ATDT 1F <CR>

Cuando un comando es enviado a un módulo XBee, este analizará y ejecutará el comando. Cuando un comando es ejecutado correctamente, el módulo responderá con el mensaje de “Ok”, de lo contrario, el módulo responderá con el mensaje, “Error”.

Los comandos ejecutados tomarán efecto una vez que sean aplicados. Un comando es aplicado de dos formas:

• Haciendo uso del comando AC (Apply Changes)

• Al salir del modo de comandos AT

Se puede salir del modo AT de las siguientes formas:

• Haciendo uso de comando ATCN segudo con el regreso [OR]

• Si no se recibe algún comando dentro del timeout especificado Los comandos AT para configurar los radios son los siguientes:

• PAN ID: Personal Area Network Identifier.

• DH: Destination adress high.

• DL: Destination adress high.

• Encryption Enable.

• Network Encryption Key.

• Link Key.

• Baud Rate.

• Apply changes

Para configurar los radios a través de XCTU, se debe entrar al terminal serial. Para esto se hace clic en el siguiente icono localizado en la parte superior derecha.

Ya que se abrió la terminal, deberá abrir la conexión serial con el modulo.

Para facilitar la configuración por comandos AT, XCTU cuenta con un generador de paquetes, con el cual es posible configurar todos los parámetros de los radios sin necesidad de ingresar uno a uno. Para realizar esto deberá hacer clic en el botón add new packet.

Figura 3.27. Terminal

Figura 3.28. Conexión serial

Deberán agregarse dos paquetes. El primero será el encargado de entrar en el modo AT, por lo que en dicho paquete únicamente contendrá los símbolos “+++”. El segundo paquete contendrá lo siguiente:

ATID 1234 ATDH 0012A200 ATDL 40A7467F ATEE 1 ATNK 1709 ATKY 1905 ATBD 7 ATAC ATWR

Cada uno de dichos comandos son los encargados de realizar la configuración de cada uno de los parámetros de los radios.

Ya que se cuentan con los dos paquetes necesarios para la configuración de los radios, se hará uso de la herramienta de envío de secuencia, se configurará el intervalo de transmisión a 1000 ms, la casilla de ciclo infinito deberá encontrarse desactivada.

Una vez enviada la secuencia de configuración, se podrá observar en el terminal serial lo siguiente:

La respuesta del radio es mostrada de color rojo, cuando un comando ha sido enviado correctamente, el radio responderá con la palabra OK, de esta forma se puede asegurar que el radio ha sido configurado correctamente.