Tutorial configurare xBee arduino

Qualche mese fa ho acquistato due moduli zigbee dal mio rifornitore di fiducia e ho provato a configurare xBee per usarli con i miei progetti Arduino.

ZigBee è una specifica che accomuna differenti tipi di protocolli di comunicazione network wireless definiti dallo standard IEEE 802.15.4.

Lo standard ZigBee è nato per rendere più semplice, dal punto di vista della programmazione, la comunicazione tra dispositivi che utilizzano reti WPAN ( wireless personal area networks ).

Caratteristiche delle reti ZigBee

Lo standard ZigBee ti permette di realizzare delle reti a basso consumo rispetto ad altre tecnologie quali il Bluetooth e Wifi che le rende particolarmente interessanti per i progetti embedded ossia realizzati per rispondere ad una tua specifica esigenza.

Lo standard ZigBee, tuttavia, presenta alcune particolarità interessanti oltre al basso consumo e alla semplicità di programmazione, esistono 3 tipologie di dispositivi che un modulo xBee può assumere in una rete ZigBee:

• Coordinator: che costituisce il dispositivo “capo” di una rete ZigBee, è considertao il punto principale e origine o root ( radice ) della rete in cui i moduli possono si possono configurare xBee. può esistere un solo coordinator in una rete ZigBee;
• Router: sono i moduli incaricati di fare da intermediari tra più punti della rete ZigBee, possono essere omessi dalla rete o utilizzati per consentire a moduli lontani dal coordinator di raggiungerlo;
• End Device: sono dispositivi finali ossia i punti terminali della rete. Possono essere realizzati con componenti più economiche non avendo possibilità di inoltrare pacchetti provenienti da altri nodi xBee e richiedendo quindi anche minore quantità di memoria.

Versioni dei moduli xBee

I moduli che ho acquistato per i miei test sono dei moduli semplici in quanto i moduli xBee che puoi utilizzare per i tuoi progetti con arduino si dividono in moduli Low Power e moduli PRO:

La differenza principale, oltre alle dimensioni, è che i moduli low power presentano consumi inferiori a scapito di distanza inferiori di area coperta contrariamente ai moduli denominati PRO ( Extended Range ) che offrono maggiore copertura aumentando di conseguenza il consumo elettrico del modulo.

Alimentare i moduli xBee

I moduli xBee devi alimentarli con una tensione di 3,3v, nessun problema con arduino in quanto dispone di una uscita denominata 3v3 ( 3,3v ), il problema dell’alimentazione lo incontri nei livelli di segnale in quanto i moduli comunicano con livelli logici la cui tensione di riferimento è 3,3v e non 5v come le uscite arduino, è necessario utilizzare quindi un adattatore di segnale che puoi realizzare con delle semplici resistenze:

o acquistando l’apposito adattatore:

l’adattatore ti offre un ulteriore vantaggio, oltre alla stabilità della conversione di segnale da 5v a 3,3v sia in Tx sia in Rx: ti permette di montare i moduli direttamente su arduino, infatti il passo dei pin dei moduli xBee, ossia la distanza tra un pin ed il successivo, è 2mm contrariamente al comune passo 2,54mm usato comunemente per i componenti elettronici.

Comunicazione seriale delle reti ZigBee

Hai letto che la comunicazione tra i moduli xBee è di tipo seriale e che questa caratteristica semplica ulteriormente la programmazione.

E’ vero i moduli xBee compatibili arduino usano una modalità di comunicazione di tipo transparent mode ossia i singoli moduli li devi configurare xBee nella stessa rete ZigBee e si preoccuperanno loro stessi di costruire la rete una volta alimentati, lasciandoti da gestire i messaggi inviati e ricevuti con i metodi della classe Serial di arduino.

Configurare xBee per il tuo progetto

Per configurare xBee puoi utilizzare diverse strade:

• il software rilasciato dalla casa produttrice dei moduli X-CTU ( solo Windows )
• il software rilasciato da Funnel XBeeConfigTool ( Windows,Mac,Linux )
• i comandi AT via seriale seguando il manuale del produttore dei moduli

Se utilizzi come sistema operativo Windows troverai certamente più comodo l’utilizzo del primo metodo per configurare xBee, tuttavia se utilizzi Mac o Linux il primo metodo è da scartare e puoi sfruttare o XBeeConfigTool o i comandi AT, certamente quest’ultimo metodo è il più ostico ma anche quello che offre meno limitazioni.

Qualsiasi soluzione tu scelga per configurare xBee per il tuo progetto ti sarà utile procurarti anche un adattatore usb-xbee tipo:

con cui collegare i moduli xbee al Pc attraverso la porta USB.

Configuare xBee con XBeeConfigTool

In questo primo articolo utilizzerai il secondo metodo ( XBeeConfigTool) per configurare xBee con soli due moduli ed una rete punto-punto tra i due.

Dopo aver scaricato e decompresso il software dal link sopra puoi decomprimerlo ed al suo interno navigare fino alla directory contenente il Tool:

collega il convertitore usb-xbee al computer e lancia il programma XBeeConfigTool per configurare xBee, troverai in alto tra le porte seriali quella relativa al convertitore usb-xbee, seleziona le opzioni come in figura e premi configure:

le informazioni che ti servono per configurare xbee sono:

• PAN ID o Network ID: identificativo della rete a cui il modulo deve appartenere, ricorda che questo parametro deve essere lo stesso per tutti i moduli xBee coinvolti nel progetto;
• MYID: identifica il modulo, in questo caso il modulo 0 ( zero )
• DLID: identifica il modulo con cui comunicare, in questo caso il modulo 1

Per verificare che la configurazione xBee sia stata correttamente recepita dal modulo collegato puoi cliccare sul bottone Read e verificare che le impostazioni lette corrispondano a quelle inserite:

Chiudi il programma cliccando su Exit, scollega il modulo e collega il secondo modulo, riapri il programma e inserisci le informazioni come riportate:

avrai notato che i valori MYID e DLID sono invertiti al contrario del PAN ID che il medesimo dell’altro modulo. Clicca su Configure e se vuoi verificare la configurazione puoi cliccare sul pulsante Read:

Ora i tuoi moduli sono configurati ed in un prossimo articolo li utilizzeremo per un primo progetto con Arduino.

Buona configurazione !!!