Wprowadzenie do robotyki

mobilnej

Komunikacja

Wprowadzenie do robotyki mobilnej

Budowa maszyn mobilnych
Komunikacja

Komunikacja to proces wymiany informacji

między jego uczestnikami.

Wprowadzenie do robotyki mobilnej

Budowa maszyn mobilnych
Komunikacja

Protokół

Protokół,

Kodowanie, Szyfrowanie

Modulacja, Przetwarzanie

Protokół,

Kodowanie,

Przetwarzanie

Protokół,

Kodowanie, Szyfrowanie

Modulacja, Przetwarzanie

1

2

Wprowadzenie do robotyki mobilnej

Budowa maszyn mobilnych
Komunikacja – Rodzaje, typy

2 WIRE

Komunikacja synchroniczna dwuprzewodowa.
SDA – Linia danych
SCL – Linia zegara
Komunikacja typu master slave. Dokładnie jedno urządzenie (master)
zarządzające pracą pozostałych (slave). Master zarządza transmisją.

Wprowadzenie do robotyki mobilnej

Budowa maszyn mobilnych
Komunikacja – Rodzaje, typy

2 WIRE
SPI

Komunikacja synchroniczna (Serial Peripheral Interface).
MISO – Master Input Slave Output
MOSI – Master Output Slave Input
SCK – Zegar
SS - Synchronizacja
Komunikacja typu master slave. Przesyłane są tylko dane bez adresu.

Wprowadzenie do robotyki mobilnej

Budowa maszyn mobilnych
Komunikacja – Rodzaje, typy

2 WIRE
SPI
RS232

RS232 - USART Universal Synchronous and Asynchronous serial Receiver and
Transmitter.
RxD – Wejście
TxD – Wyjście
XCK – Konfigurowalny zegar
Synchroniczna bądź asynchroniczna komunikacja szeregowa.
Zdefiniowane w układach komputerowych prędkości transmisji
max=115,2kBps.

Wprowadzenie do robotyki mobilnej

Budowa maszyn mobilnych
Komunikacja – Rodzaje, typy

2 WIRE
SPI
RS232
CAN

Controller Area Network to asynchroniczna szyna danych.
Protokół CAN jest zdefiniowany w ISO11898 dla high speed i ISO11519-2 dla
low speed.
Sama komunikacja odbywa się poprzez dwie linie:
RxD – Wejście
TxD – Wyjście
11/19-bitowy identyfikator i 11/19-bitowa maska
Praktyczna realizacja poprzez skrętkę dwóch przewodów.

Wprowadzenie do robotyki mobilnej

Budowa maszyn mobilnych
Komunikacja – Rodzaje, typy

2 WIRE
SPI
RS232
CAN

Wprowadzenie do robotyki mobilnej

Budowa maszyn mobilnych
Komunikacja – Rodzaje, typy

2 WIRE
SPI
RS232
CAN
USB

Uniwersalny interfejs szeregowy przeznaczony do współpracy komputerów z
urządzeniami przemysłowymi oraz powszechnego użytku.
Standardy USB:
low speed – 1,5Mb/s,
full speed – 12Mb/s,
high speed – 480Mb/s (USB2.0),
SuperSpeed – 4,7Gb/s do 5Gb/s (USB3.0) osiągana 3,2Gb/s,
Planowane rozszerzenie SuperSpeed do 10Gb/s.

Wprowadzenie do robotyki mobilnej

Budowa maszyn mobilnych
Komunikacja – Rodzaje, typy

2 WIRE
SPI
RS232
CAN
USB

Low speed:
D+ = 0V,
D- = 0,9Vcc
((D+)-(D-)<-200mV
== „0”)
Full speed:
D+ = 0,9Vcc,
D- = 0Vcc
((D+)-(D-)>200mV
== „1”)

Wprowadzenie do robotyki mobilnej

Budowa maszyn mobilnych
Komunikacja – Rodzaje, typy

2 WIRE
SPI
RS232
CAN
USB

Wprowadzenie do robotyki mobilnej

Budowa maszyn mobilnych
Komunikacja – Rodzaje, typy

2 WIRE
SPI
RS232
CAN
USB

Pakiety:
Token
Data
Hendshake

Wprowadzenie do robotyki mobilnej

Budowa maszyn mobilnych
Komunikacja – Rodzaje, typy

2 WIRE
SPI
RS232
CAN
USB
FireWire

Standardy FireWire:
100, 200, 400 Mb/s,
800 Mb/s – IEEE1394b (FireWire800 Apple) wersja 9 żyłowa
planowane 2 Gb/s
Standard IEEE1394b dzięki wykorzystaniu połączeń optycznych umożliwia
uzyskanie prędkości 3,2Gb/s

Łącze szeregowe do szybkiej komunikacji i wymiany dużej ilości danych w
czasie rzeczywistym. Norma IEEE-1394.`

Wprowadzenie do robotyki mobilnej

Budowa maszyn mobilnych
Komunikacja – Rodzaje, typy

2 WIRE
SPI
RS232
CAN
USB
FireWire
Inne PCI, SATA, ATA, porty równoległe

Wprowadzenie do robotyki mobilnej

Budowa maszyn mobilnych
Komunikacja bezprzewodowa

Wprowadzenie do robotyki mobilnej

Budowa maszyn mobilnych
Komunikacja bezprzewodowa

Kodowanie

PWM, PAM, PPM, PCM

Wprowadzenie do robotyki mobilnej

Budowa maszyn mobilnych
Komunikacja bezprzewodowa

Kodowanie
Modulacja sygnału

AM

0

2 0 0

4 0 0

6 0 0

8 0 0

1 0 0 0

1 2 0 0

1 4 0 0

1 6 0 0

1 8 0 0

2 0 0 0

- 1 . 5

- 1

- 0 . 5

0

0 . 5

1

1 . 5

0

2 0 0

4 0 0

6 0 0

8 0 0

1 0 0 0

1 2 0 0

1 4 0 0

1 6 0 0

1 8 0 0

2 0 0 0

- 1 . 5

- 1

- 0 . 5

0

0 . 5

1

1 . 5

Wprowadzenie do robotyki mobilnej

Budowa maszyn mobilnych
Komunikacja bezprzewodowa

0

2 0 0

4 0 0

6 0 0

8 0 0

1 0 0 0

1 2 0 0

1 4 0 0

1 6 0 0

1 8 0 0

2 0 0 0

- 1 . 5

- 1

- 0 . 5

0

0 . 5

1

1 . 5

0

2 0 0

4 0 0

6 0 0

8 0 0

1 0 0 0

1 2 0 0

1 4 0 0

1 6 0 0

1 8 0 0

2 0 0 0

- 4

- 3

- 2

- 1

0

1

2

3

4

Kodowanie
Modulacja sygnału

AM

Wprowadzenie do robotyki mobilnej

Budowa maszyn mobilnych
Komunikacja bezprzewodowa

Kodowanie
Modulacja sygnału

AM

AM-SC, DSB

SSB

Wprowadzenie do robotyki mobilnej

Budowa maszyn mobilnych
Komunikacja bezprzewodowa

0

2 0 0

4 0 0

6 0 0

8 0 0

1 0 0 0

1 2 0 0

1 4 0 0

1 6 0 0

1 8 0 0

2 0 0 0

- 1 . 5

- 1

- 0 . 5

0

0 . 5

1

1 . 5

0

2 0 0

4 0 0

6 0 0

8 0 0

1 0 0 0

1 2 0 0

1 4 0 0

1 6 0 0

1 8 0 0

2 0 0 0

- 1

- 0 . 8

- 0 . 6

- 0 . 4

- 0 . 2

0

0 . 2

0 . 4

0 . 6

0 . 8

1

Kodowanie
Modulacja sygnału

FM

Wprowadzenie do robotyki mobilnej

Budowa maszyn mobilnych
Komunikacja bezprzewodowa

0

2 0 0

4 0 0

6 0 0

8 0 0

1 0 0 0

1 2 0 0

1 4 0 0

1 6 0 0

1 8 0 0

2 0 0 0

- 1

- 0 . 8

- 0 . 6

- 0 . 4

- 0 . 2

0

0 . 2

0 . 4

0 . 6

0 . 8

1

0

2 0 0

4 0 0

6 0 0

8 0 0

1 0 0 0

1 2 0 0

1 4 0 0

1 6 0 0

1 8 0 0

2 0 0 0

- 1 . 5

- 1

- 0 . 5

0

0 . 5

1

1 . 5

Kodowanie
Modulacja sygnału

PM

Wprowadzenie do robotyki mobilnej

Budowa maszyn mobilnych
Komunikacja bezprzewodowa

Kodowanie
Modulacja sygnału

Przesyłanie równoległe sygnałów za pośrednictwem jednego kanału
radiowego.

Wprowadzenie do robotyki mobilnej

Budowa maszyn mobilnych
Komunikacja bezprzewodowa

Kodowanie
Modulacja sygnału

Fonia stereo:

15kHz

L

P

15kHz

L+P

L-P

38kHz

L-P

L-P

kHz

15 19 38 57

L+P

L-P

L-P

RDS

4,8k

Wprowadzenie do robotyki mobilnej

Budowa maszyn mobilnych
Komunikacja bezprzewodowa

Kodowanie
Modulacja sygnału

TV:
Czarnobiała: Luminancja i Fonia

Luminancja

Nośna

Podnośna

fonii

Wprowadzenie do robotyki mobilnej

Budowa maszyn mobilnych
Komunikacja bezprzewodowa

Kodowanie
Modulacja sygnału

TV:
Kolorowa: Luminancja, Hrominancja i Fonia
Hrominancja: składowe U=0,493(B-Y), V=0,877(R-Y)

Luminancja

Nośna

Podnośna

fonii

Wytłumiona

podnośna

hrominancji

Wprowadzenie do robotyki mobilnej

Budowa maszyn mobilnych
Komunikacja bezprzewodowa

Kodowanie
Modulacja sygnału

Hedy Lamarr – (1913–2000) aktorka i matematyk.

W 1941 roku wraz z muzykiem Georgem Antheil
opatentowała „Secret Communication System”
bazujący na technice przełączania częstotliwości
znanej dzisiaj jako rozszerzone widmo FDM.
System polegał na zmianie częstotliwości fali
nośnej zgodnie z wcześniej założonym schematem.

Wprowadzenie do robotyki mobilnej

Budowa maszyn mobilnych
Komunikacja bezprzewodowa

Kodowanie
Modulacja sygnału

FDM (Frequency Division Multiplexing)
OFDM (Orthogonal FDM)

〈

s

N

1

, s

N

2

〉=

∫

0

T

s

s

n

1

(

t) s

n

2

(

t)dt=0,

T

s

−

czas trwania symbolu danych ,

s

n

(

t)=sin (n

ω

t ), n∈ℕ

Wprowadzenie do robotyki mobilnej

Budowa maszyn mobilnych
Komunikacja bezprzewodowa

Kodowanie
Modulacja sygnału

FDM (Frequency Division Multiplexing)
OFDM (Orthogonal FDM)

DAB-OFDM (Digital Audio Broadcasting OFDM)
DVB-T OFDM(Digital Video Broadcasting – Terrestial OFDM)
ADSL-OFDM (Asymmetric Digital Subscriber Line OFDM)
WLAN-ODFM (Wireless Local Area Networks OFDM)

Wprowadzenie do robotyki mobilnej

Budowa maszyn mobilnych
Komunikacja bezprzewodowa

Dźwięk – komunikacja na poziomie ultradźwięków

Wprowadzenie do robotyki mobilnej

Budowa maszyn mobilnych
Komunikacja bezprzewodowa

Parametr

Właściwości

Długość fali

850 – 900 nm

Typ połączenia

punkt-punkt

Liczba kanałów

Jeden – do transmisji danych

Prędkość transmisji

ob.: 9,6, opc.: 19,2, 38,4, 57,6, 115,2 kb/s
(IrDA 1.0 lub 1.1) oraz 0,576, 1,152, 4 Mb/s (1.1)

Zasięg i typ transmisji

do 1m, urz. muszą się „widzieć”, kąt wiązki 30°

Max ilość akt. urządzeń

2

Multipleksacja

przestrzenna

Dźwięk
Podczerwień – IrDA

IrDA ( ang. Infrared Data Association)

Wprowadzenie do robotyki mobilnej

Budowa maszyn mobilnych
Komunikacja bezprzewodowa

Dźwięk
Podczerwień
Komunikacja radiowa – za pośrednictwem fal radiowych

nadajniki i odbiorniki AM, FM, PM
transceivery

Wprowadzenie do robotyki mobilnej

Budowa maszyn mobilnych
Komunikacja bezprzewodowa

Nie wszystkie częstotliwości są dostępne dla normalnego użytkownika.
Odpowiedni urząd zdefiniował zakresy wolnych częstotliwości:

26,995 – 27,255MHz
35,010 – 35,200MHz
35,820 – 35,910MHz
40,665 – 40,985MHz
41,000 – 41,200MHz
72,080 – 72,400MHz

315MHz, 433MHz, 868MHz, 915MHz,

2,4GHz, 5GHz

Dźwięk
Podczerwień
Komunikacja radiowa – za pośrednictwem fal radiowych

Wprowadzenie do robotyki mobilnej

Budowa maszyn mobilnych
Komunikacja bezprzewodowa

Dźwięk
Podczerwień
Komunikacja radiowa
Inne

Wprowadzenie do robotyki mobilnej

Budowa maszyn mobilnych
Komunikacja bezprzewodowa

Wprowadzenie do robotyki mobilnej

Budowa maszyn mobilnych
Komunikacja – MSRS

Microsoft Robotics Studio to narzędzie

programistyczne systemu Windows, pozwalające
na tworzenie oprogramowania dla robotów.

Wprowadzenie do robotyki mobilnej

Budowa maszyn mobilnych
Komunikacja – MSRS

Wprowadzenie do robotyki mobilnej

Budowa maszyn mobilnych
Komunikacja – MSRS

DARPA Urban Challenge

Wprowadzenie do robotyki mobilnej

Budowa maszyn mobilnych
Komunikacja – MSRS

Representational State Transfer

organizacja aplikacji rozproszonych poprzez

reprezentację ich stanu oraz definicję określonego
zestawu usług oferowanych w danym stanie.

Wprowadzenie do robotyki mobilnej

Budowa maszyn mobilnych
Komunikacja – MSRS

Decentralized Software Service

jest to zorientowany na usługi model łączący kluczowe aspekty

architektury sieciowej i usług sieciowych. Serwis definiowany jest

poprzez określony zestaw operacji, jakie można wykonać na stanie

tego serwisu. Pozwala na tworzenie aplikacji jako zestawy usług

znajdujących się na tym samym hoście.

HTTP

to warstwa wymiany komunikatów.

DSSP

protokół używany do subskrypcji i manipulowania usługami

.

Wprowadzenie do robotyki mobilnej

Budowa maszyn mobilnych
Komunikacja – MSRS

Cuncurency and Coordination Runtime

Biblioteka elementów pozwalających na prostą implementację

aplikacji dla scenariuszy wymagających multitaskingu i operacji

asynchronicznych (WCF).

●

Klasy to elementy CCR udostępniające użytkownikowi
możliwość tworzenia prostych modeli obiektowych

pozwalających na pełną obsługę operacji I/O.

Wprowadzenie do robotyki mobilnej

Budowa maszyn mobilnych
Komunikacja – MSRS

●

Service Identifier – URI przypisane
dynamicznie konkrentnej instancji
usługi przez DSS Node.

●

Service Identifier – URI przypisane
dynamicznie konkrentnej instancji
usługi przez DSS Node.

●

Contract Identifier – URI identyfi-
kujące kontrakt usługi.

●

Service Identifier – URI przypisane
dynamicznie konkrentnej instancji
usługi przez DSS Node.

●

Contract Identifier – URI identyfi-
kujące kontrakt usługi.

●

State – stan usługi, opisuje aktualną
wartość zmiennych.

●

Service Identifier – URI przypisane
dynamicznie konkrentnej instancji
usługi przez DSS Node.

●

Contract Identifier – URI identyfi-
kujące kontrakt usługi.

●

State – stan usługi, opisuje aktualną
wartość zmiennych.

●

Partners – usługi współpracujące
z danym serwisem.

●

Service Identifier – URI przypisane
dynamicznie konkrentnej instancji
usługi przez DSS Node.

●

Contract Identifier – URI identyfi-
kujące kontrakt usługi.

●

State – stan usługi, opisuje aktualną
wartość zmiennych.

●

Partners – usługi współpracujące
z danym serwisem.

●

Service handlers – uchwyty pozwalające na obsłużenie wiadomości
przychodzącej na port.

●

Service Identifier – URI przypisane
dynamicznie konkrentnej instancji
usługi przez DSS Node.

●

Contract Identifier – URI identyfi-
kujące kontrakt usługi.

●

State – stan usługi, opisuje aktualną
wartość zmiennych.

●

Partners – usługi współpracujące
z danym serwisem.

●

Service handlers – uchwyty pozwalające na obsłużenie wiadomości
przychodzącej na port.

●

Main Port – port na który przychodzą wiadomości z innych serwisów.

●

Service Identifier – URI przypisane
dynamicznie konkrentnej instancji
usługi przez DSS Node.

●

Contract Identifier – URI identyfi-
kujące kontrakt usługi.

●

State – stan usługi, opisuje aktualną
wartość zmiennych.

●

Partners – usługi współpracujące
z danym serwisem.

●

Service handlers – uchwyty pozwalające na obsłużenie wiadomości
przychodzącej na port.

●

Main Port – port na który przychodzą wiadomości z innych serwisów.

●

Notification – zdarzenie powiadamiające o zmianie stanu usługi.

Wprowadzenie do robotyki mobilnej

Budowa maszyn mobilnych
Komunikacja – MSRS