无源感知开发套件 Powercast P2110-EVAL-01 介绍
Powercast P2110-EVAL-01 介绍
Powercast P2110-EVAL-01是由位于美国的 Powercast 公司所推出的面向无源感知领域的无源传感器网络开发套件。
本文将主要介绍该开发套件，以及如何在国内购买该产品，并简单介绍如何使用该开发板。
Powercast P2110-EVAL-01
用于无线传感器的 Lifetimeower® 能量收集开发套件是一个完整的演示和开发平台，用于创建由 RF 能量（无线电波）驱动的无源无线传感器网络使用。该装置无需电池即可为无线传感器节点进行供电。其所使用的电源是由 RF 能量转换成 DC 之后存储在电容器中的。当电容存储足够的电荷时，P2110 的稳压输出便可以为无线传感器节点供电，直到节点完成操作或直到电容器上的低压阈值关闭电源为止。开发套件中的主要部件包括：
- 射频能量发送装置
- 无线传感器节点
- P2110 射频能量收集装置
- 传感器数据接入点
无线传感器节点是由 P2110 Powerharvester 接收器供电，可将 RF 能量转换为 DC 电源。
在该开发套件中，TX91501 发射器是 915MHz 的 RF 能量源（850-950 MHz的其他源也可用于供电）。
从传感器节点到传感器数据接入点的通信使用得是 802.15.4 标准的 2.4GHz 无线电
无线传感器节点配置了温度，湿度和光线三种传感器，并且具有外部传感器接口，可以扩展其他的传感器使用。
购买
Powercast官网列出来了几个其所支持的经销商，其中有几个是支持国内购买的。
在参考了几家以及淘宝的价格之后，最终选择了从贸泽电子上购买最便宜。
从购买到收到货大概花了一周多的时间，主要是从国外发货，到国内之后由 EMS 转运的。
套件组件介绍
P2110-EVAL-01 开发套件的所有组件如图：
其中包括：
- 一个 915 MHz 的射频能量发射器
- 两个传感器节点
- 两个 P2110 开发板
- 两个贴片天线
- 两个偶极天线
- 一个传感器信号接收节点
- 一个用于传感器节点接收和发送的编程工具
接下来分别介绍：
射频能量发射器
射频能量发射器的工作电压是普通的220V，公共功率为3瓦。其集成了8dBi天线和两个电源插孔，可以发射 915 MHz 的射频信号。
无线传感器节点
无线传感器节点包括：
- 温度传感器
- 湿度传感器
- 光传感器
- 外部传感器接口
将该装置插入 P2110 开发板中，启动之后会将数据发送到接入点（Microchip 16位XLP开发板）当中。该节点的工作电压为 3V 不可调整。
P2110 开发板
P2110 Powerharvester 接收器所对应的开发板。 该板具有用于连接天线的 SMA 连接器和用于无线传感器板的10针连接器。
贴片天线
具有120度接收模式的915MHz 6dBi 定向天线
偶极天线
具有360度接收模式的915MHz 1dBi 全向天线
传感器信号接收节点
定制接收器开发板，采用 Microchip 的 PIC24F MCU，预编程为接收点，用于接收来自无线传感器板的数据。
PICkit™3编程器/调试器（PG164130）
用于更新无线传感器节点和传感器信号接收节点代码的编程工具。
套件设置和操作
组装设备
首先得将 RF 发射器插上电源，使其处于工作状态。
接下来对 P2110 进行操作：
- 将原本位于 C3 上插着的物体拔下插入到 C5 上
- 将三个开关切换到如图所示位置
设置传感器节点的编号，传感器网络是由多个传感器节点构成的，为了在接收数据时区分他们，得为每一个传感器节点设置相应的编号。
编号的设置方式是通过传感器节点如下图所示的三个开关控制的。1 2 3分别表示 1 2 4三个数字，这样传感器节点可以设置的编号范围便是0～7。
接下来将传感器节点以及接收天线插入到 P2110 开发板上：
此时，将传感器节点放置在发射器周围，P2110开发板上红灯闪烁，表示其处于工作状态下。
连接 PC
为了获取到传感器节点发送到接入点上的数据，得下载想应的软件来读取该数据。下载地址：
接下来将接入点插上 USB 连接到电脑上。
打开 CoolTerm 软件，点击 Options：
点击 Port 中选择 sub 设备，假如该设备没有出现的话点击下方的 Re-Scan 重新扫描下。
然后设置 Baudrate 为 19200，其他的默认就好，点击确定：
接下来点击 Connect 便可以连接到设备：
连接成功之后，第一次使用时得按下接入点上如图所示的黑色按钮。
此时，便会显示如下的信息：
接下来便会收到来自传感器节点发送过来的数据：
数据分析
从传感器上发送过来的数据参数所代表的信息如下：
- Packet#：数据包编号，从1到9999递增
- Time：数据包接收时间，格式：HH:MM:SS
- dT：接收数据包之间的时间差，每个节点使用单独的计数器
- TX ID：TX91501射频发射器的出厂编号，范围从1 ～ 254，“—“表示其他(error)
- Node：传感器节点编号，范围0 ～ 7
- RSSI：来自RF电源的接收信号强度指示器，范围从0.04 ～ 50 mW，“—“表示其他情况
- Temp：温度（华氏温度），范围25 ～ 125°F，“—“表示其他情况
- Humidity：相对湿度，范围15 ～ 85 % rh，“—“表示其他情况
- Light：环境亮度（Lux），范围10 ～ 99999 lux，“—“表示其他情况
- Extrnl：额外传感器功率，范围0 ～ 3000mV
其中无线传感器上的 JP1 主要是控制传感器节点上各传感器的工作状态的，拔掉上面对应的装置则对应的传感器不工作。
而 JP2 可以用来测量当前无线传感器节点的使用情况。当传感器节点运行时间较短时（约10ms）可以使用数字万用表进行平均电流监测。否则运行时间较长的话就需要示波器才能看到当前的使用情况。
需要使用电流探头来测量电流传感器电流的时候，请先移除 JP2 上的装置。并连接测试引线，从一个引脚到另一个引脚的两侧都有挂钩。 将电流探头连接到测试导线。
如果没有电流探头的话可以将 R18 作为电流检测电阻。R18 是与 JP2 并联的10Ω 电阻。在 JP2 断开连接的情况下，通过在 JP2 上连接一个电压探头，可以在示波器上看到 R18 两端的电压。然后可以计算出电流。
开发板编程
P2110-EVAL-01 开发套件中的传感器节点和数据接入节点都可以通过 PICkit™3 编程器 来进行编程和调试。
Powercast 官方提供了对应传感器和接入点的源代码（由c语言编写）。下载地址：源码下载
源码得使用 Microchip 所提供的 Mplab IDE 进行编辑。下载地址：
Mplab IDE 还需要配合相应的嵌入式 c 语言环境进行使用。下载地址：
下载并安装上述软件（注意安装 MPLAB® XC16 时需要将注册到环境变量选上），之后打开 IDE，执行如下操作：
文件 -> 打开项目 -> 找到源码目录下的EVB-MC-Source -> 打开 Access Point 或 End Point。
其中：
- Access Point：接入点源码
- End Point：传感器源码
对源码进行修改后将 PICkit™3编程器 通过 USB 与电脑相连，并且与所要修改的传感器节点或接入点相连，执行 Run Project 即可将编写的代码写入到对应硬件中。
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