Progetto e Simulazione di una Centralina per Reti di Domotica Tesi di Laurea in Controlli Digitali e PLC Progetto e Simulazione di una Centralina per Reti di Domotica Relatore: Ch.mo Prof. Francesco Vasca Candidato: Angelo Palladino matr : 195/000433 Correlatori: Prof. Giovanni Fiengo Ing. Vito Blasi Anno Accademico : 2002/2003

Outline della presentazione Introduzione alla Domotica Progetto di Home Automation di G.R.A.C.E. Architettura del sistema Protocollo di comunicazione Gestione del protocollo da parte della centralina 16/07/2003 Angelo Palladino

Introduzione Domotica La Domotica è la scienza che studia l’Automazione Domestica (Home Automation). Domotica Il termine è un neologismo derivato dal francese Domotique, contrazione della parola latina Domus e di Informatique, vale a dire l’informatica applicata alla casa L’obiettivo della Domotica è quello di creare una casa intelligente in grado non solo di agevolare le normali attività effettuate all’interno dell’abitazione, ma anche di favorire l’ottimizzazione e l’interazione delle risorse della casa, risparmiando energia e prevenendo gli incidenti domestici. 16/07/2003 Angelo Palladino

Mercato della Domotica 16/07/2003 Angelo Palladino

Generalità L’architettura del sistema è di tipo centralizzato Architettura della centralina Architettura del nodo CENTRALINA BUS NODO 1 NODO n . . . . . . . . . . . SENSORI ATTUATORI 16/07/2003 Angelo Palladino

Protocollo di comunicazione L’unità centrale effettua un polling su rete, inviando messaggi per gli attuatori e richiedendo informazioni sullo stato dei sensori. CENTRALINA BUS NODO 1 NODO n . . . . . . . . . . . SENSORI ATTUATORI 16/07/2003 Angelo Palladino

Protocollo di comunicazione Il nodo di destinazione, una volta ricevuto il messaggio e verificato che sia indirizzato ad esso, trasmette l’ACK in un unico byte: 0xAA: Errore di CRC16 o di formato 0x55: messaggio ricevuto senza errori CENTRALINA BUS NODO 1 NODO n . . . . . . . . . . . SENSORI ATTUATORI messaggio ack 16/07/2003 Angelo Palladino

Protocollo di comunicazione Un nodo deve trasmettere ACK o NACK entro 10 ms, dopodiché la centralina rinvia il messaggio. Se il nodo non risponde per 3 volte, la centralina passa al nodo successivo segnalando un errore. CENTRALINA BUS NODO 1 NODO n . . . . . . . . . . . SENSORI ATTUATORI messaggio messaggio 16/07/2003 Angelo Palladino

Protocollo di comunicazione Dopo aver ricevuto il messaggio, il nodo prepara il messaggio di risposta interrogando i sensori e gli attuatori ad esso collegati. La centralina riceve il messaggio e a sua volta invia un segnale di avvenuta ricezione. CENTRALINA BUS NODO 1 NODO n . . . . . . . . . . . SENSORI ATTUATORI ack messaggio ack messaggio 16/07/2003 Angelo Palladino

Formato dei messaggi Trama header payload tail 1 byte 2 bit 6 bit trail Destinazione Lungh. dati Dati CRC 00 Gruppo Indirizzo 1 byte 2 bit 6 bit 1 – 24 byte 2 byte 16/07/2003 Angelo Palladino

Protocollo di comunicazione Il protocollo HomeNet ha quindi le seguenti proprietà: Master/Slave con Slave multipli (nessuna arbitrazione di bus) Latenza ridotta dei pacchetti di trama Lunghezza del campo dati selezionabile Polling basato su priorità CRC a 16 bit Rilevazione di malfunzionamento nella rete 16/07/2003 Angelo Palladino

Gestione di HomeNet da parte della centralina EEPROM PROGRAMMI EEPROM DATI PIC 18 PIC 16 Il PIC18 in base al valori aggiornati dei sensori… …esegue le routine di controllo caricate nella memoria programmi... …ed aggiorna il contenuto della memoria dati. Il PIC16 preleva i comandi aggiornati nella memoria dati… …ed aggiorna i valori per gli attuatori nella memoria dati. … e li invia agli attuatori tramite il bus. Il PIC16 effettua il polling dei sensori tramite il bus... BUS 16/07/2003 Angelo Palladino

Software del PIC16F876 Il codice è stato scritto in C2C 16/07/2003 Angelo Palladino

Conclusioni e Sviluppi futuri Durante questi mesi sono stati realizzati: L’hardware e il software del nodo e della centralina L’implementazione del protocollo di comunicazione HomeNet Il testing del protocollo tra un nodo e la centralina Sviluppi futuri : Realizzazione della comunicazione tra la centralina e più nodi 16/07/2003 Angelo Palladino