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Evaluationboards von Atmel

ZigBee Light Link richtig implementieren

2. Januar 2013, 15:26 Uhr | Oyvind Strom, Senior Director Wireless Solutions, Atmel Corporation

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»Touchlink«

Über Light Link gesteuerte Einrichtungen können auch mit Home-Automation-Installationen (HA) interagieren, wenn sie an das gleiche ZigBee-Netzwerk angeschlossen werden. Damit können ZLL-Beleuchtungen sowohl über ZLL-Controller als auch über HA-Einrichtungen geregelt werden. Eine solche Kommunikation ist möglich, weil HA- und ZLL-Profile dieselben Cluster verwenden (obwohl ZLL-Cluster zusätzliche Attribute aufweisen können). Die Verbindung zwischen den Einrichtungen wird über Standard-ZigBee-Mechanismen hergestellt.

Eine neue Beleuchtungseinrichtung wird über »Touchlink« zum ZLL-Netzwerk hinzugefügt. Um diese Prozedur zu starten, werden eine Steuerungs- und eine Beleuchtungseinrichtung nahe aneinander angeordnet (im Bereich von 20 bis 50 cm), und der Benutzer drückt eine Taste auf einem Controller, was den Befehlsaustausch initiiert. Dabei werden Netzwerkparameter an die Beleuchtungseinrichtung übertragen, die anschließend an das Netzwerk des Controllers anschließbar ist. Dieser Vorgang wird für jede neue Beleuchtungs-einrichtung wiederholt, die über den Controller gesteuert werden soll. Weitere Controller lassen sich ebenfalls zum aktuellen Netzwerk hinzufügen, indem der gleiche Touchlink-Prozess verwendet wird, wobei die Steuerungs-einrichtung bereits im Netzwerk vorhanden ist.

ZLL-Controller verwenden standardmäßig Gruppenadressierung. Nach dem Touchlink-Prozess wird eine Lampe sofort zu einer Controller-Gruppe hinzugefügt. Gruppenadressierte Befehle seitens des Controllers erreichen alle Lampen in einer Gruppe. Ein Benutzer kann auch eine bestimmte Lampe auswählen, die sich dann individuell steuern lässt.

Als ZigBee-Endeinrichtung sendet ein Controller alle Datenrahmen über seinen Parent-Router an das Netzwerk. Eine Beleuchtungseinrichtung leitet diese Datenrahmen dann als Router an die Zielknoten, falls erforderlich zusammen mit anderen Zwischen-Routern. Ist der Pfad zum Zielort auf einigen der Knoten nicht bekannt, wird innerhalb des Stacks automatisch eine Wegermittlung gestartet und der geeignetste Pfad wird zur Übermittlung der Nachricht verwendet. Aus der Applikationsebene sollte nur die Adresse des Zielknotens spezifiziert werden. Die Wegeerkennung und Wartung (wenn sich Bedingungen ändern oder Router entfernt werden) erfolgt innerhalb des ZigBee-Stacks automatisch.

Referenzdesigns in Atmels ZLL-Evaluationkit

Bei der Einbeziehung von ZigBee Light Link in ein neues Produkt können Entwickler, die mit ZigBee nicht vertraut sind, ein Referenzdesign verwenden, das für zahlreiche Mikrocontroller-Hersteller zur Verfügung steht. So bietet Atmels Evaluierungskit RF4CE-EK eine Lösung auf Basis des eigenen ATmega128RFA1 Wireless SoC, der einen ZigBee PRO Stack namens BitCloud verwendet. Die im Kit integrierte Referenzanwendung »ZLLDemo« enthält zertifizierte Implementierungen eines Lichtfarb- und Farbszenario-Controllers. Das Remote Control Board (RCB) des Kits eignet sich für einen Farbszenario-Controller und sollte zusammen mit dem Key Remote Control Board montiert werden. Die Lichtfarb-Anwendung steht in zwei Varianten zur Verfügung: für ein einziges RCB-Board, bei dem eine LED auf einem Board als Lichtquelle dient, und für ein RCB-Board, das zusammen mit dem Key Remote Control Board und einem LCD montiert ist.

Das Erstellen eines Touchlinks zwischen einem Controller und der Beleuchtungseinrichtung erzeugt ein Netzwerk. Während des Touchlink-Vorgangs identifiziert sich die Beleuchtungseinheit selbst, damit der Benutzer sicher sein kann, dass der Controller die richtige Einrichtung ausgewählt hat. Je nach Konfiguration der Beleuchtungseinrichtung erfolgt die Identifikation durch Aufblinken des LCDs oder der LED auf dem Board. Der Controller kann dann weitere Beleuchtungen oder Controller über die gleiche Touchlink-Prozedur zum Netzwerk hinzufügen.

Sobald Beleuchtungseinrichtungen im Netzwerk initiiert sind, lässt sich die Beleuchtung über verschiedene Tasten auf der Fernsteuerung regeln. Befehle für Ein/Aus, Helligkeit oder Farbänderung sowie das Einstellen oder Rückstellen von Szenarien sind dann möglich. Die Befehle können als Gruppe oder einzeln gesendet werden. Es lassen sich auch verschiedene Gruppen konfigurieren, die über einzelne Fernbedienungen steuerbar sind.

Die Knoten speichern aktuelle Netzwerk- und Anwendungsparameter im EEPROM und stellen im Falle eines Resets oder Stromausfalls den vorherigen Netzwerkzustand wieder, ohne dass sie erneut für das Netzwerk initiiert werden müssen.

Für Entwickler ist der Vorteil einer Referenzanwendung, dass der Light-Link-Netzwerkknoten für die Touchlink-Inbetriebnahme verantwortlich ist, der Befehlsaustausch zertifiziert ist und keine weiteren Modifizierungen erforderlich sind. Entwickler können sich auf die spezifischen Anforderungen ihrer Anwendung konzentrieren, z.B. die LED-Treibersteuerung entsprechend der empfangenen ZLL-Befehle und das Event Management bei der Befehlsübertragung auf der Controller-Seite (Tasten, Timer, serielle Schnittstellen etc.).