7. Componentes del Sistema

7. Componentes del Sistema

7.1. Modulo Bluetooth

7.1.1. Estudio de Mercado Dentro del diseño del dispositivo para la comunicación Bluetooth, se ha realizado un estudio de mercado de los dispositivos que actualmente proporcionan los fabricantes de módulos IC para telecomunicaciones. Las principales características que se desean para el dispositivo son las siguientes:

• Bajo consumo, ya que dentro de las redes de sensores este es un requisito básico debido a la necesidad de baterías.

• Bajo costo, fundamental cuando se quiere realizar un desarrollo para su posterior

producción y venta.

• Dimensiones, es importante porque el sistema debe resultar lo más pequeño posible.

• Microcontrolador embebido, es importante para poder programar el módulo de

forma de que las aplicaciones puedan ser implantadas dentro de él y no tener la necesidad de comunicar el sistema Bluetooth con un controlador externo.

• Antena, existen módulos que tiene la antena integrada y otros que tienen el

conector para añadirle una externa.

• Software y tarjeta de desarrollo para poder desarrollar aplicaciones sobre el microcontrolador.

• Medio o largo alcance, dentro de los módulos Bluetooth existen diversas clases,

clase 1, 2 y 3. Dependiendo de la clase, la comunicación se puede realizar a más o menos alcance. Para esta aplicación es necesario un módulo de clase 1 ò 2.

• Sensibilidad en el receptor y potencia en el transmisor Bluetooth.

• Memoria disponible para el almacenamiento y manipulación de la información.

• Tasa de transmisión.

• Tensión de alimentación.

• Posibilidad de realizar encriptación de datos.

• Encapsulado compatible con las posibilidades de desarrollo.

Los módulos estudiados son los siguientes:

• GS – BT2416C2.AT1 (ST – Microelectronic) • F2M03GLA (FreeMove)

• RN 21 (RovingNetworks)

• WT11 (Bluegiga)

• PAN 1550 (Panasonic)

Existen más modelos en el mercado pero estos han sido desechados por bien no cumplir los requisitos anteriormente expuestos o por ser similares a estos y no haber encontrado suficiente información para poder desarrollar el proyecto sobre ellos.

A continuación se describen brevemente cada uno de los módulos anteriormente

mencionados. GS – BT2416C2.AT1 Modulo Bluetooth cumple con la especificación V.1.2, fácilmente utilizable para aplicaciones embebidas. Dispositivo de clase 1, capaz de comunicarse con otros dispositivos hasta un rango de 100 metros sin visualización. Incluye los perfiles GAP y SPP y un intérprete de comandos AT. La antena no viene incluida en el modulo permitiendo al usuario libertad a la hora de elegir la que desee, desde una antena integrada realizada por PCB o externa mediante conector SMA. En la siguiente figura se puede ver el módulo:

Diagrama de Bloques: En la siguiente figura se puede observar el diagrama de bloques que componen el módulo de Bluetooth, está compuesto por un lado de microcontrolador ARM7 el cual se encarga de interactuar con el exterior mediante las interfaces que dispone, un módulo de radio, diferentes bloques de amplificación y de filtrado antes de radiar mediante la antena.

Software Integrado: El módulo GS – BT2416C2.AT1 implementa los siguientes protocolos y perfiles: L2CAP RFCOMM SDP Generic access profile (GAP)

Serial port profile (SPP)

Comandos AT: Los comandos AT son una forma de comunicación serie mediante UART, el dispositivo necesita de in controlador externo. El módulo contiene el intérprete de comandos AT OBSTFW-101 desarrollado por Sycom, el cual implementa todo el núcleo de protocolos Bluetooth y perfil serie. Modos de Operación: Existen dos modos de operación: Command Mode: Este modo permite recibir comandos AT desde la UART, y estos comandos son utilizados para configurar las propiedades del módulo, como son el nombre Bluetooth, la visibilidad, etc. Data Mode: Permite al módulo enviar y recibir información sobre en enlace serie Bluetooth SPP. Antes de usar el modo Data Mode, el módulo debe ser configurado mediante el modo Command Mode. Interface: Como se ha comentado anteriormente el módulo debe ser controlado externamente mediante la UART. Una vez alimentado el módulo este queda configurado de la siguiente forma: Baud rate (bps): 9600 Data Bits: 8 Parity: None Stop bits: 1 Flow control: None. Puertos de Control:

GPIO1: Configurado como salida, cuando está alto significa que un enlace remoto Bluetooth está presente. GPIO3: Configurado como entrada, mediante este puerto se puede conmutar el modo de operación del módulo. Perfil SPP: Perfil serie puede ser usado de dos formas: Server Mode: Permite al módulo ser conectado con otros dispositivos. En este modo el módulo no inicia una conexión SPP, pero siempre expone el servicio para que otros dispositivos sean conectados. Client Mode: Este modo se utiliza para inicializar una conexión SPP, servicio expuesto por otro dispositivo remoto Bluetooth. Ambos modos de funcionamiento son totalmente compatibles al mismo tiempo dentro del dispositivo, es decir este puede ser configurado a la vez como cliente y como servidor de servicios. El módulo solo permite una única conexión SPP al mismo tiempo. Para más información acerca del módulo: F2M03GLA Es un módulo embebido de bajo consumo Bluetooth V2.0 + EDR, con antena externa incorporada. Es totalmente compatible para la comunicación de datos y voz. Con una potencia de transmisión de + 8dBm y una sensibilidad en recepción de -83dBm.

En la siguiente figura se puede ver el módulo:

Soluciones de Firmware: Existen diversas versiones de firmware para el módulo. El módulo es suministrado con un firmware el cual corre sobre el microcontrolador interno del módulo. Los distintos tipos de firmware permiten que el control del módulo sea a través de propio microcontrolador del módulo o un controlador externo. En general Free2Move ofrece cuatro tipos de categorías de pilas de firmware Bluetooth, estas son:

• Wíreless UART: Ofrece una interface transparente mediante UART, por un canal Bluetooth. No es necesario sirves adicionales o un Software Bluetooth sobre el host. En la siguiente figura se representa la pila Bluetooth para este modelo:

• Embedded solutions: permite que la aplicación corra sobre el módulo. No es

necesario un controlador host externo. En la siguiente figura se representa la pila Bluetooth para este modelo:

• Two Processor solutions: Donde las capas mayores de la pila Bluetooth son implementadas sobre el host. Dentro de esta solución existen dos posibilidades de implementación que se muestran a continuación:

Funcionalidad extra al estándar Bluetooth:

• Soporte para el protocolo Bluecore Serial Protocol (BCSP). • HCI extension commads. Estos comandos son llamados BCCMD, bluecore

commands.

• El firmware puede leer la tensión de los pines de los módulos externos (normalmente usado para monitorizar batería).

• Maquina Virtual (VM). La máquina virtual permite a los diseñadores desarrollar

aplicaciones sobre el módulo.

• Modos Hardware de bajo consumo, Shalow Sleep o Deep Sep. En estos modos el módulo rebaja considerablemente su consumo de potencia.

Para más información referente a este módulo: RN – 21 Módulo Bluetooth cumple la especificación V 2.0. (También compatible con 1.2/1.1). Seguridad y robustez en los enlaces mediante FHSS y 128 bits para encriptación. Interfaces UART, USB, PCM. Funcionalidad en bajo consumo.

Soporta los perfiles HCI, SPP, HID. Posibilidad de tener los dos tipos de clases Bluetooth 1 y 2. Diagrama de Bloques: En la siguiente figura se puede observar el diagrama de bloques del módulo:

Se pueden diferenciar una parte central formada por el controlador Bluecore04, el cual contiene las interfaces típicas al exterior, UART, PCM, PIO, USB. Contiene una memoria flash para almacenamiento de información y un cristal para el reloj. En la parte de la derecha se diferencia los bloques de amplificación y la antena. La diferencia entre los módulos de clase 1 y 2, es que el módulo de clase 2, de menor alcance, no contiene los bloques de amplificación. FireFly adapter: Adaptador serie para el módulo RN-21 de clase 1, contiene las siguientes características:

• Bajo consumo <5mA idle, 10-40 mA connect.

• Fácilmente configurable mediante interruptores.

• Drivers para comunicación 422.

• Puede ser alimentado mediante el Pin 9 del RS232.

Existen tres formas de manejar FireFly:

- Directamente como un cliente de Bluetooth SPP. - Por cable, mediante configuración de los interruptores. - Mediante punto de acceso vía Bluetooth utilizando Blueline (Dispositivo de

RovingNetworks). Para más información sobre el módulo: PAN 1550: Dentro de los módulos ofrecidos por la casa Panasonic, el que mejor se adaptaba a los requisitos anteriormente expuestos es este. En la siguiente figura se puede ver la composición del módulo:

Las principales características del módulo son las siguientes:

• Compatible con la especificación V1.2 • Compatibilidad de coexistencia con el estándar 802.11 (AWMA, AFH y SFH) • Fácil instalación. • Clase 2 con control de potencia. • Enlace SCO. • Oscilador de cristal interno (12MHz y 32KHz para modo sleep).

• Bajo consumo. • 8 a 128 bit para encriptación. • Gran sensibilidad en recepción -85dB. • Puertos de entrada y salida configurables. • Microprocesador interno ARM7TDMITM. • Antena integrada de tipo cerámica.

Diagrama de Bloques: En el siguiente diagrama de bloques se puede observar la conexión de los bloques que conforman el módulo:

El módulo básicamente esta formado por tres partes, un controlador de banda base, una memoria flash y un bloque que opera en la banda libre ISM 2,45 GHz ISM. El módulo soporta transmisión tanto de datos como de voz. La comunicación entre la tarjeta y un controlador externo se realiza a través de las interfaces UART, USB y PCM. Características del microprocesador ARM7TDMI:

• Soporte para instrucciones de 32 bit ARM para máximo funcionamiento y flexibilidad.

• Soporte para instrucciones Thumb de 16 bit para incrementar la densidad del

código.

• ALU interna de 32 bit con multiplicador.

• Pipeline de tres etapas para mayor capacidad de procesamiento de instrucciones.

• Bajo consumo. • Baja latencia en tiempo real para respuesta de interrupciones.

• Capacidad de depuración a través del puerto JTAG.

Software: Existen diferentes software a medida para el módulo dependiendo de la aplicación que se quiera diseñar. A continuación se realiza una breve descripción de los mismos. HCI Firmware: perteneciente a la compañía Zeevo debe usarse si las capas más altas de la pila Bluetooth deben correr sobre el procesador host. El soporte es limitado. SPP software: de la compañía socia Stollmann, para mayor información sobre dicho software visitar su página de Internet www.stollmann.de Zerial Software: este software es gratis suministrado por la compañía Zeevo. Proporciona el perfil serie SPP y debe ser usado solamente para evaluación, porque esta limitado a la versión 1.1. Bluetooth y por debajo. Z- Sound Software: también es proporcionado por la compañía Zeevo y debe ser usado para los perfiles A2DP y AVRCP (distribución de audio avanzada y control remoto de audio y video). Este software está capacitado para las versiones por debajo de 1.2. Para más información sobre el módulo visitar el siguiente enlace: WT11 Se trata de la siguiente generación clase 1, Bluetooth 2.0 + EDR. Este incluye tres tiempos más rápidos comparado con la versión 1.2 de Bluetooth. Bajo consumo. Contiene todo lo necesario para poder implementar una comunicación Bluetooth, bloque de radio, antena y la pila completa de protocolos. Viene equipado con el firmware iWRAP, este permite a los usuarios acceder al módulo mediante unos sencillos comandos ASCII. En la siguiente fotografía se puede observa físicamente el módulo.

Las principales características del módulo son:

• Rango hasta 300 metros. • Antena integrada o conector UFL. • Tasa de transmisión de hasta 3 Mbps. • Cumple RoHS. • Soporte Scatternet. • USB interface (2.0 compatible). • Soporte 802.11. • Memoria Flash 8Mb. • UART con modo bypass

Diagrama de Bloques:

En la siguiente figura se puede observar el diagrama de bloques del módulo:

En el diagrama se puede diferenciar una parte central compuesta por el microprocesador BlueCore04, contiene las interfaces típicas en los microprocesadores, el microprocesador esta conectado con un cristal de 26 MHz para obtener la señal de reloj, una memoria flash externa al micro de 8 Mbit para almacenamiento de información. La señal de información atraviesa en bloque Balun, que sirve de adaptación de impedancias antes de llegar al amplificador. Una vez aquí dependerá si se tiene la antena integrada o es externa mediante el conector UFL para saber el camino que recorre la señal de información. Software Stack: WT11 es suministrado con Bluetooth v2.0 + EDR conforme a la pila firmware, el cual corre sobre el microcontrolador interno RISC. La arquitectura Software sobre WT11 permite que el procesamiento y el programa de aplicación sean compartidos de diferentes formas entre el microcontrolador interno y el procesador externo host. Las capas más altas de la pila de protocolos (por encima de HCI) pueden correr sobre el propio chip o sobre el procesador host.

iWRAP Stack: En la siguiente figura se puede apreciar la pila de protocolos correspondientes a este firmware.

En esta solución no es necesario un procesador host para correr la pila de protocolos Bluetooth. Todas las capas del Software, incluyendo la aplicación corren en el microprocesador interno, en un medio de ejecución protegido conocido, como es una máquina virtual (VM). El procesador host se comunica con iWRAP a través de una o más interfaces físicas del módulo como se puede observar en la figura anterior. El interface de comunicación comúnmente más utilizado es vía UART a través de comandos ASCII. Con estos comandos ASCII el usuario puede acceder a las funcionalidades Bluetooth de una forma sencilla, las cuales se encuentran en la pila de protocolos. Los usuarios pueden escribir el código de las aplicaciones que se ejecutan sobre el procesador host, controlar iWRAP con comandos ASCII y desarrollar aplicaciones Bluetooth. HCI Stack: La pila de protocolos esta compuesta de la siguiente forma:

En esta implementación el procesador interno ejecuta la pila de protocolos hasta llegar al interface de controlador Host (HCI). El procesador Host debe proporcionar todas las capas más altas de la pila incluyendo la aplicación. Las principales características son:

• AFH, incluyendo clasificador. • Rápida conexión, exploración avanzada (respuesta inmediata FHS). • LMP mejorado. • Rango de parámetros.

Funcionalidades soportadas opcionales V2.0:

• Salto de frecuencia adaptable (AFH) como maestro y clasificación automática de

canal. • Rápida conexión, enlazando exploración y búsqueda más RSSI durante la

exploración. • SCO extendido (eSCO), eV3 +CRC, eV4, eV5. • SCO manejable. • Sincronización. • Componentes Bluetooth:

o Banda base, incluyendo LC. o LM. o HCI.

• Todos los tipos estándares de paquetes de radio • Opera hasta con siete esclavos activos. • Scatternet v2.5. • Número máximo de conexiones ACL activas simultáneamente: 7.

• Número máximo de conexiones SCO activas simultáneamente: 7. • Operación con hasta tres enlaces SCO encaminado con uno más esclavos. • Modos estándar de operación: page, inquiry, page – scan y inquiry – scan. • Operaciones de emparejamiento, autentificación, enlace principal y encriptación. • Mecanismos de bajo consumo: hold, Sniff y park mode, incluyendo forced hold. • Conmutación maestro – esclavo. • Broadcast. • Todos los modos de test Bluetooth.

RFCOMM: En la siguiente versión de firmware, las capas más altas de la pila Bluetooth sobre RFCOMM corren sobre el chip. Esto reduce el aspecto software del host y los requerimientos hardware. Algunas de las características son:

• Interface RFCOMM con host por RS232 con protocolo de emulación. • Protocolo SDP, para servicio de base de datos.

Conectividad:

• Máximo número de esclavos activos: 3. • Máximo número de conexiones activas ACL: 3 • Máximo número de conexiones activas SCO: 3 • Tasa de transferencia hasta 350kbps.

Seguridad:

• Incluye encriptación, hasta 128 bit. • Soporte completo para todos los modos de ahorro de energía. (Park, Sniff y

Hola). Integridad de Información:

• CQDDR incrementa la transferencia efectiva de datos en ambientes ruidosos. • RSSI usado para minimizar las interferencias con otros dispositivos radios que

estén usando la banda ISM.

En la siguiente figura se puede observar la pila de protocolos implementada en este modo:

VM STACK: Esta versión no requiere de procesador host (pero puede utilizar para depuración de código). Todas las capas del Software, incluyendo la aplicación, se ejecutan sobre el procesador interno RISC, en un medio de ejecución protegido conocido, como es una máquina virtual (VM). El usuario puede escribir aplicaciones a medida que se ejecutan cobre la máquina virtual BlueCore VM usando el kit de desarrollo software (SDK) Bluelab, suministrado con el kit de desarrollo Casira, disponible desde Bluegiga o directamente desde CSR. Este código se ejecutará a través del firmware WRAP THOR, no hay que confundirlo con iWRAP, ya que iWRAP no permite al usuario ejecutar sobre el propio firmware del módulo. El medio de ejecución es estructurado para que la aplicación de usuario no afecte sobre las rutinas principales, de esta forma cada vez que se modifique la aplicación no haya que reconfigurar la pila de protocolos. Usando el entorno de máquina virtual VM y Bluelab SDK el usuario puede desarrollar otros perfiles diferentes sin la necesidad de un controlador host.

En la siguiente figura se puede observar la pila de protocolos implementada en este modo:

HDI STACK:

Esta versión no requiere de procesador host (pero puede utilizar para depuración de código). Todas las capas del Software, incluyendo la aplicación, se ejecutan sobre el procesador interno RISC, en un medio de ejecución protegido conocido, como es una máquina virtual (VM). El usuario puede escribir aplicaciones a medida que se ejecutan cobre la máquina virtual BlueCore VM usando el kit de desarrollo software (SDK) Bluelab, suministrado con el kit de desarrollo Casira, disponible desde Bluegiga o directamente desde CSR.

El medio de ejecución es estructurado para que la aplicación de usuario no afecte sobre las rutinas principales, de esta forma cada vez que se modifique la aplicación no haya que reconfigurar la pila de protocolos.

Usando el entorno de máquina virtual y la herramienta Bluelab profesional SDK,

el usuario puede desarrollar dispositivos HID como son ratones ópticos o teclados. El usuario puede ajustar características tales como control de energía.

Los componentes de entrada y salida en la pila de control HID permiten una baja

latencia en la adquisición de datos desde hardware externo. Con este componente

ejecutándose en su código original, este no provoca un cuello de botella en el intérprete de la máquina virtual.

En la siguiente figura se puede observar la pila de protocolos implementada en este

modo:

CARACTERÍSTICAS ELECTRICAS

Para más información sobre el módulo visitar el siguiente enlace: Resumen de Firmware: STACK iWRAP HCI RFCOMM VM HID

Host Processor

No Yes Yes No No

(Sensing Hardware)

Interface Processor

UART, I/O, PCM

USB, UART, I/O,

PCM

USB, UART,I/O,

PCM

USB, UART, I/O, PCM

UART, I/O

Software Layers on

All Up to HCI Up to

RFCOMM , All All

chip SMD Software Layer on host.

None Upper HCI Upper

RFCOMM None None

Virtual Machine

Yes No No Yes Yes

Bluelab No No No Yes Yes Custom Software

Yes Yes Yes Yes Yes

Others ASCII

commands Extra

Functionality

Reduce host-side software and hardware requirements

WRAP THOR firmware

Development HID device

Finalmente se ha optado por utilizar el firmware iWRAP, debido a su sencillez de utilización. En primer lugar parecía muy interesante poder programas y desarrollar la aplicación sobre el microprocesador interno que contiene el dispositivo, pero para ello se debe comprar el Software Bluelab de la compañía CSR. Para evitar tener que realizar dicho gasto y sobre todo debido que para el desarrollo completo de la aplicación no hacía falta, se ha optado por desarrollar toda la aplicación utilizando este firmware con la ayuda de un microprocesador host que será el encargado de configurar el dispositivo.

7.1.2. Tabla Comparativa A continuación se ha realizado un tabla en la que se exponen de forma comparativa las distintas características observadas en los módulos estudiados, esta tabla ha sido de utilidad a la hora de decidir que módulo utilizar para desarrollar el proyecto.

DEVICE

GS – BT2416C2.AT1

(ST-Microelectronic)

F2M03GLA (Free2Move)

RN-21

(RovingNetworks)

WT11 (Bluegiga)

PAN 1550 (Panasonic)

BLUETOOTH CLASS

1 1,2,3

configurable 1, 2 1,2 2

BLUETOOTH COMPLAINT

V 1.2 V 2.0 + EDR V 2.0 also 1.2, 1.1 V 2.0 + EDR V 1.2

RANGE 100 meters Up to 250 m 1 (100m), 2 (10m)

Up to 200m 10 m

SUPPORTS INTERFACES

USB (1.1),UART PCM, SPI, I2C

USB (2.0),PCM SPI, UART,

PIO 802.11

USB, PCM UART

USB, UART,PCM, 802.11, PIO

USB, UART SPI, 802.11

MEMORY 4 Mbit Flash

64Kbytes RAM 4 Kbytes ROM

External 8 Mb flash 8 Mb flash 4,8, 16 Mb

Flash

SUPPLY 3,3 V 3,1 – 3,6 V 3,3 V 3,2 – 3,4 V 3,3 V

CONSUMPTION Tx mode 180mA Rx mode 60mA

Master 50 - 7 mA

Slave 1,6 -50 mA

Tx 65 mA Rx 35 mA

Peak 170mA(Rx/TX) 54,7 mA max

0,7 – 44 mA

Transmission Rate

721Kbps Up to 4 Mbps 1200 K a 921K 3Mbps 723Kbps

Asymmetric

Power transmit 18 dB +8dBm +16dBm +15dB +0 dB

Reciber sensibility

-84dBm 0,1 % BER

-83dBm 0,1 % BER

-80dBm -82dBm -85dBm

ANTENNA (no included)

PCB, integrated, SMA

Integrated Ceramic SMA

Internal chip ACX AT3216 U.FL connector

Integrated ceramic

DIMENSIONS 29,025 x 22,0 mm 28.5x15.2 mm 21,8 x 12,5 mm 35,3x 14 mm 22,75x

13,34mm

FIRMWARE AT Command Wireless UART

Embedded

Serial UART Similar AT

Remote (bluet)

iWRAP HCI (UART,

USB) Custom

HCI (Zeevo) SPP

ZERIAL Z-SOUND

KIT BOARD Yes

Yes F2M03G KIT (215’18 €)

Yes FireFly

Yes EKWT11 Bluelab* (273$)

Yes

ENCRYPTIONS No No 128 bit encryptions

FHSS 128 bit

encryptions 8-128 bit

encryptions

CHIP ARM7 STLC2416 RISC Bluecore CSR BlueCore 04 BlueCore 04 ARM7

COST 53,65$ 28$-43$ 49$ 29,33$ 47,4$

7.1.3. Elección del dispositivo En primer lugar decir que todos los dispositivos son parecidos en cuanto a las características proporcionas, aun así, de todos los dispositivos estudiados el que mejores prestaciones ofrecía desde un punto de vista general es el WT- 11 de Bluegiga, a pesar de ser el módulo más caro, este inconveniente no hace que desde un punto de vista general y sobre todo teniendo en cuenta que el proyecto fin de carrera se realiza con un objetivo académico, es decir no en vista de realizar una gran producción del dispositivo, se ha valorado prestaciones tales como, la tasa de transmisión de información, ya que se desea que se llegue a transferir archivo de imágenes. La posibilidad de realizar encriptación de los datos, un aspecto importante a la hora de garantizar la seguridad de la información. Pero sin duda, el aspecto más importante a la hora de realizar la elección ha sido el entorno de trabajo que proporciona Bluegiga, proporcionando las herramientas de desarrollo necesarias para realizar el desarrollo del dispositivo de una forma efectiva y sencilla. También a la hora de realizar código sobre el mismo microprocesador embebido en el módulo, gracias al kit de desarrollo Software Bluelab, que permite realizar código a medida y que será muy útil a la hora de darle inteligencia al sistema. También ha sido importante la confianza del grupo de trabajo que dirige el proyecto sobre la compañía Bluegiga, ya que se ha trabajado en proyectos anteriores con módulos de esta compañía de forma satisfactoria, por lo que es una empresa de confianza y conocida.

7.1.4. Esquema Utilizado En la siguiente figura se puede observar el esquema utilizado para el diseño del WT-11 así como se especifican los componentes externos que se han añadido para obtener un funcionamiento óptimo del dispositivo.

La figura anterior se ha sacado de la guía de diseño de Bluegiga para el WT-11. La parte de la derecha corresponde al sistema de reset el cual se ha descripto en su correspondiente capitulo por ello no se hará a continuación referencia a los componentes que lo conforman.

7.1.5. Elección de los componentes Para mayor información acerca de alguno de los componentes consultar las hojas de datos adjuntas en el apéndice. Condensadores Los condensadores de desacoplo se ha colocado dos para mejorar su respuesta en frecuencia. Los condenadores C14 y C21 se ha sustituidos por condensadores de 1µF, con un encapsulado del tipo 603, para que ocupen un espacio reducido. Ambos son de aplicación general, de montaje superficial SMD y de la compañía KEMET. C4 y C6, los cuales no se especifican valor alguno se han seleccionado de 0,1 µF. Hay que tener en cuenta que la demanda de corriente por parte del dispositivo no el elevada luego no hay que colocar grandes capacidades de desacoplo. Ambos son de encapsulado 603 por el mismo motivo explicado anteriormente, de montaje SMD y también de la compañía KEMET.

Inductores Los inductores colocados hacen de ferrita para filtrar el ruido EMI conducido. Se han seleccionado el valor de 10nH siguiendo las recomendaciones del fabricante. De encapsulado 603 igual que en casos anterior y de montaje superficial. Son de la compañía MURATA.

7.2. Microcontrolador Host: ATmega 168P

7.2.1. Elección del microprocesador La elección de dicho microprocesador ha sido por razones puramente académicas ya que el departamento donde se ha desarrollado el proyecto fin de carrera ha desarrollado varios sistemas con dicha familia de microcontroladores, por lo cual tienen el sistema de desarrollo para trabajar. También ha sido importante mi propia experiencia con la familia ATmega ya que he desarrollado un proyecto fin de carrera anterior con el ATmega 32. Por último decir que la familia ATmega de la compañía Atmel es una familia de microprocesadores de gran expansión en el mercado industrial, debido a sus características calidad precio. Es importante señalar que son numerosísimos los desarrollos que se pueden encontrar sobre dicha familia en entornos como Internet, aspecto muy tenido en cuenta a la hora de desarrollar un sistema desde cero. Dentro de la familia ATmega se ha buscado un procesador que encaje dentro de las características del sistema a desarrollar, por ello era un aspecto importante el que el consumo del micro fuera lo menos posible, de hay la elección por el procesador ATmega168p que es de muy bajo consumo. Otro aspecto importante era la memoria disponible para poder almacenar los comandos que se enviarán hacia el sistema Bluetooth con este micro se tiene memoria suficiente. El resto de características deseada como son comunicación UART, SPI, convertidores, las cumple toda la familia ATmega.

7.2.2. Características Generales

El microcontrolador ATmega 168P es un micro de tecnología CMOS de 8 bits de bajo consumo, con una arquitectura de tipo RISC. Para la ejecución de potentes instrucciones en un único ciclo de reloj el ATmega 168P consigue realizar cerca de 1MIPS por MHz permitiendo a los diseñadores optimizar el consumo de potencia versus la velocidad de procesamiento. A continuación se citan las principales características del micro:

• Bajo consumo de potencia. • Arquitectura RISC • Memoria:

16 K Bytes de memoria Flash de programa. 512 K Bytes de memoria EEPROM. 1K Bytes de memoria interna SRAM.

• Periféricos:

2 Contadores/ temporizadores de 8 bits. 1 Contador/temporizador de 16 btis. Contador de tiempo real con oscilador separado. Seis canales PWM 8 Canales convertidores ADC de 10- bit. Interface Maestro/Esclavo SPI. Interface serie I2C. Watchdog programable con oscilador separado. Comparador analógico On-chip. Interrupción y wake – up sobre cambios en los pines.

• Características especiales:

Power-on, Reset y detección Brown-out programable. Calibración interna del oscilador. Fuentes de interrupción internas y externas. Seis modos de funcionamiento: Idle, Reducción de ruido ADC,

power-saved, Bajo consumo, standby y standby extendido.

• Tensión de operación 3,3V. • 23 líneas de entrada y salida programables. • Encapsulado TQFP. • Rango de temperatura de funcionamiento -40ºC a 85 ºC. • Velocidad de funcionamiento 0-10 MHz @ 2,7 V – 5,5V.

7.2.3. Diagrama de Bloques Los núcleos AVR combinan un rico juego de instrucciones con 32 registros de propósito general. Todos los registros son directamente conectados con la ALU, Permitiendo que dos registros sean simultáneamente accesibles a la vez en un ciclo de reloj, el resultado de esto es una mayor eficiencia en el código. La siguiente figura muestra el diagrama de bloques que componen el micro:

7.2.4. Características DC Consultar datasheet para conocer la característica completa del dispositivo.

7.2.5. Reloj del sistema En la siguiente figura se puede observar la distribución del reloj del sistema, los bloques que lo componen y como están unidos. Hay que tener en cuenta que no tienen porque estar todos los bloques a la vez, esto es importante a la hora de reducir el consumo del sistema.

FUENTES DE RELOJ Las posibles fuentes de reloj son las siguientes:

La elección de la fuente de reloj se realiza mediante la configuración de los fuse bits. En esta aplicación la fuente de reloj es el oscilador interno, ya que no se ha

dispuesto de un cristal externo u otra fuente de reloj externa. Por lo tanto la configuración de los fuse bit será 0010.

7.2.6. Sistema de Memoria En la siguiente sección se realiza un breve resumen de las distintas memorias que contiene el micro, describiendo sus principales características y su modo de programación. Podemos distinguir tres tipos de memorias dentro de ATmega168P:

Memoria de programa FLASH. Memoria de datos SRAM. Memoria de datos EPROM.

Estas memorias serán utilizadas en primer lugar para almacenar el código de

programación del microprocesador (memoria de programa) y para almacenar los comandos que serán enviados mediante la UART al sistema Bluetooth WT – 11. MEMORIA DE PROGRAMA FLASH En concreto el micro contiene 16K Bytes de memoria de este tipo. Por razones de seguridad el espacio de memoria es divido es dos partes:

Boot loader. Sección de aplicación.

Soporta más de 10.000 ciclos de lectura y escritura. El contador de programas es de 13 bits, pudiendo así direccionar todo el espacio de memoria disponible.

MEMORIA DE DATOS SRAM La siguiente figura muestra la organización de la memoria de datos SRAM, en la que se pueden ver diferenciadas cuatro partes.

Las primeras 32 posiciones correspondes a los registros de archivos del micro. Las siguientes 64 posiciones de memoria son los registros estándar de entrada y salida, a continuación se encuentran 160 posiciones de registros extendidos de entrada y salida, por último se encuentra la posiciones de memoria SRAM. MEMORIA DE DATOS EPROM Contiene 512 K bytes de memoria de datos EPROM. Esta está organizada como un espacio de memoria separado, en el cual los bytes pueden ser escritos y lerdos de forma individual.

7.2.7. Convertidor Analógico – Digital ADC El microprocesador ATmega168P contiene un gran número de convertidores Analógicos a Digital, uno de ellos se ha utilizado para convertir la señal analógica de la tensión de alimentación en una señal digital la cual servirá para saber con que nivel de tensión se está alimentando la placa. Este aspecto es importante sobre todo cuando la placa se alimenta mediante pilas, ya que estas con el paso del tiempo se descargarán. Más adelante se explicará como esta tensión una vez en formato digital se transmite al módulo Bluetooth, el cual se lo manda al teléfono cada vez que se establece una conexión Bluetooth. CARACTERÍSTICAS GENERALES

A continuación se describen las características generales de todos los canales de conversión:

Resolución de 10 bits. No linealidad integral de 0,5 LSB.

Precisión absoluta de +/- 2 LSB.

Tiempo de conversión 13 – 260 µs.

Velocidad de muestro de hasta 76.9 KSPS

Rango de tensión de entrada de 0 – Vcc

Tensión de referencia interna de 1,1 V.

Interrupción por conversión completada.

Modo de cancelación de ruido.

El convertidor es del tipo de aproximaciones sucesivas. El cual contiene un

circuito de Sample and Hole, el cual mantiene el valor de tensión a la entrada durante el proceso de conversión. En la siguiente figura se observa un esquema del diagrama de bloques que compone el convertidor.

El canal se elige mediante las señales de selección del multiplexor, estas señales se configuran mediante los bits MUX del registro ADMUX. En la siguiente tabla sacada de los documentos del fabricante se puede observar los diferentes valores que dichos bits pueden tomar:

En la aplicación se ha elegido el canal ADC6. Para activar y desactivar el convertidor se realiza mediante el bit ADEN, del registro ADCSRA. Hay que tener en cuenta que cuando se activa el convertidor el consumo del microprocesador aumenta por lo cual, cuando este no sea utilizado se desactivará para reducir el consumo global del sistema. El resultado de la conversión se almacena en el registro doble ADCH y ADCL. Por defecto el resultado está ajustado a la derecha, pero mediante el bit ADLAR se puede ajustar a la izquierda. Para realizar una correcta lectura primero hay que leer el registro ADCH y a continuación el otro.

Una vez que se ha terminado la conversión, si la interrupción pertinente ha sido activada, ésta se llevará a cabo.

DIVISOR DE RELOJ A la frecuencia de reloj a la que trabaja el microprocesador de 8 MHz no se puede trabajar el convertidor ADC, por ello es necesario dividir dicha frecuencia de reloj por un valor. El convertidor de aproximaciones sucesivas que contiene el micro debe trabajar con una frecuencia que debe estar comprendida en el rango de 50 KHz a 200 Kz. En la siguiente figura se puede observar como está constituido el divisor de reloj.

Como se puede observar en la figura mediante los bits ADPS0…2, los cuales se encuentran en el registro ADCSRA. Estos bits se han configurado de forma que la frecuencia de reloj (8 MHz) se divide por 64, obteniendo así una frecuencia de funcionamiento de 125 KHz, que está dentro del rango óptimo de funcionamiento. Una conversión completa dura 13 ciclos de reloj, aunque hay que tener en cuenta que la primera conversión se realiza en un mayor tiempo que el resto. En la siguiente figura se puede observar el cronograma completo de una conversión.

RESULTADO DE LA CONVERSIÓN El resultado de una conversión se puede obtener con la siguiente expresión:

Donde Vin es la tensión de entrada en el pin correspondiente al canal elegido para la conversión. Vref corresponde a la tensión de referencia utilizada para la conversión, en este caso se ha utilizado la tensión de referencia de micro de 1,1 V. Como se describe en el capitulo del sistema de supervisión de la batería, el divisor de tensión resistivo se diseño para obtener una tensión máxima de 1 V. Esto quiere decir que el rango de tensiones que se convertirán es el siguiente 0 – 1V. Según la expresión anterior, el rango de resultados de la conversión se puede calcular de la siguiente forma ADC min = 0; ya que Vin = 0 ADC max = (1 * 1024) / 1, 1 = 930, 9 se puede aproximar a ADC max = 930. En la siguiente tabla se muestra un resumen de los rangos:

RANGO DE TENSION 0 – 1 V RANGO ADC 0 – 930

Estado de la Batería Una vez obtenido el valor digital de estado de la batería este se tiene acondicionar a un formato en que se pueda enviar y analizar de forma coherente a la forma en la que se ha enviado el resto de la información, es decir en formato cadena de caracteres. El proceso que se ha seguido para el acondicionamiento de la información es el siguiente:

1. El resultado de la conversión se divide por el valor máximo, obteniendo el tanto por uno.

2. A continuación se multiplica por 100 para obtener el tanto por ciento de la

batería.

3. Se transforma ese tanto por ciento en formato carácter, obteniendo un resultado como podría ser el siguiente ejemplo 95,12 %.

4. Por último se envía la información.

7.2.8. Modos de Bajo Consumo El microprocesador ATmega168P contiene seis modos de funcionamiento de bajo consumo, los cuales permiten reducir notablemente el consumo del dispositivo sacrificando parte de la funcionalidad del dispositivo. Esto es importante para esta aplicación debido a que se trata de una aplicación portátil.

La siguiente tabla sacada del datasheet de Atmel muestra los seis modos de bajo consumo con sus correspondientes características

Para entrar en alguno de los modos de bajo consumo hay que configurar los bits SM2..0 del registro de reducción de consumo, la siguiente tabla muestra el valor que tienen que tener dichos bits para entrar en uno de los modos.

Como se observa de la primera de las tablas el único de los modos de bajo consumo que mantiene activo el reloj de los recursos de entrada salida es el modo idle, este es el que más conviene debido que el sistema tiene que tener activado la UART para poder recibir comandos y eventos por parte del WT-11.

7.3. Memoria Flash Ante la necesidad de un almacenamiento de datos importante se ha obstado por dotar al sistema con una memoria tipo flash.

Dentro de las características que se ha buscado para la memoria son las siguientes:

Bajo consumo, para una aplicación portátil.

Posibilidad del lectura y escritura múltiples veces y con una velocidad adecuada.

Una capacidad entorno a 8Mb – 16Mb, es suficiente para el tipo de información que se quiere manejar.

Comunicación serie SPI. Sencilla y fácil de implementar.

Tensión de alimentación en el rango de los 3,3V con los que se va alimentar el

sistema.

Encapsulado de montaje superficial y de las menores dimensiones posibles.

Bajo coste.

A continuación se realiza un estudio de mercado de las diferentes compañías que fabrican memorias flash, para elegir aquella que mejores prestaciones ofrezca.

7.3.1. Estudio de Mercado ST- MICROELECTRONIC, SPANSION, AMIC Memoria de 16 Mbits.

PARAMETERS M25P16 (ST) S25FL016A (SPANSION)

A25L016 (AMIC)

Capacity 16 Mbit 16 Mbit 16 Mbit

Page Program Up to 256 bytes in

0,64 ms Up to 256 bytes

in 1,4 ms Up to 256 bytes

in 0,8 ms Sector Erase 512k bit in 0,6 s 512k bit in 0,5 s 4 K- bytes in 0,4 s Bulk erase 16 Mbit in 13 s 16 Mbit in 10 s

Supply voltage 2,7 V to 3,6 V 2,7 V to 3,6 V 2,7 V to 3,6 V SPI Yes Yes Yes

Frequency clock 75 MHz 50 MHz 100 MHz

Power Down mode Yes, 1µA

-Standby mode 50µA. -Deep power-down 1,3µA.

Yes, 5µA

Cycles erase/program

More 100,000 100,000

Packages SO8N(MN), SO8W(MW), SO16(MF)

*16- pin SO package. *8- pin SO package. *8 contact USON package.

8- pin SO package.

Price 2 – 1,6 $ 1,16 $

Others

Hardware protection.

Identification ID

Memory protection.

Device ID

Protection Modes

Memoria de 8 Mbits.

PARAMETERS M25P80 (ST)

S25FL008A (SPANSION)

A25L080 (AMIC)

Capacity 8 Mbit 8 Mbit 8 Mbit

Page Program Up to 256

bytes in 0,64 ms

Up to 256 bytes in 1,5 ms

Up to 256 bytes in 3 ms

Sector Erase 512k bit in 0,6

s 512k bit in 0,5 s

4 K- bytes in 0,4 s

Bulk erase 8 Mbit in 8 s 8 Mbit in 6 s

Supply voltage 2,7 V to 3,6 V 2,7 V to 3,6 V 2,7 V to 3,6 V SPI Yes Yes Yes

Frequency clock 75 MHz 50 MHz 100 MHz

Power Down mode Yes, 1µA

-Standby mode 20µA. -Deep power-down 1,5µA.

Yes, 1µA

Cycles erase/program

More 100,000 100,000

Packages SO8N(MN), SO8W(MW),

*8- pin SO package. *8 contact USON package.

8- pin SO package.

Price 1,45 $ 0,9 $

Others

Hardware protection

Memory protection.

Device ID

Protection modes

7.3.2. Elección del componente Finalmente el componente elegido ha sido la memoria M25P80 de la compañía ST- Microlectronics. La elección de este componente ha sido por varios motivos:

La compañía ST- Microlectronics es una compañía con amplia experiencia en la fabricación de circuitos integrados, además de su facilidad a la hora del suministro por los distribuidores normalmente utilizado.

Se ha elegido una memoria de 8 Mbits, ya que en principio la funcionalidad de

esta memoria en un primera aplicación no está totalmente clara, ya que con la memoria interna del microprocesador se puede almacenar todos los comandos que se desean enviar al WT-11. No obstante es conveniente dotar de una memoria externa al dispositivo y se ha creído que con 8 Mbits es espacio suficiente para almacenar información de mayor capacidad como puede ser imagines o audio.

El resto de características deseadas las cumple, como son que tenga interfase

SPI, bajo consumo, tensión de funcionamiento coherente con la que se utiliza en la aplicación.

7.3.3. Memoria Flash serie MP25P80

DESCRIPCIÓN GENERAL

Se trata de una memoria de tipo flash serie de 8 Mbit (1 Mbit x 8), con mecanismos avanzados de protección, la cual se puede acceder mediante un bus de alta velocidad de tipo SPI. La memoria puede ser programada al mismo tiempo desde 1 a 256 bytes, usando la instrucción de programación de página. El espacio de memoria esta organizado en 16 sectores y cada sector contiene 256 páginas. Cada página a su vez tiene una anchura de 256 bytes. La memoria se puede borrar mediante la instrucción Bulk, borrando toda la memoria completamente, o bien borrar por sectores utilizando la instrucción de borrado de sector. DESCRIPCIÓN DE SEÑALES A continuación se citan las señales de chip utilizadas para realizar la conexión. Q ENTRADA SERIE D SALIDA SERIE C SEÑAL DE RELOJ #S CHIP SELECT #H SEÑAL HOLD #W PROTECCIÓN DE ESCRITURA Vcc TENSIÓN DE ALIMENTACIÓN Vss MASA MODOS SPI La memoria puede manejarse mediante dos modos de funcionamiento con la interfase SPI, dependiendo de cómo estén configurados los bits CPOL y CPHA. La diferencia de funcionamiento entre los dos modos de funcionamiento se muestra en la figura a continuación y se refiere al estado de polaridad del reloj cuando el bus maestro se encuentra en estado de standby.

ORGANIZACIÓN DE LA MEMORIA La memoria esta organizada de las siguientes formas:

1, 048,576 bytes (8 bit cada uno). 16 sectores (512 Kbits, 65536 bytes cada uno).

4096 páginas (256 bytes casa una).

Como ya se ha comentado anteriormente cada página puede ser programada de

forma individual. La memoria se puede borrar por sector pero no por página. En la siguiente figura se muestra las direcciones que conforman cada sector.

En la siguiente figura se muestra el diagrama de bloques que forman el dispositivo.

CARACTERÍSTICAS DE OPERACIÓN PROGRAMACIÓN DE PÁGINA Para la programación de un byte de datos hacen falta dos instrucciones, WREN que es la que permite escribir un byte y la secuencia de programación de página PP, la cual consiste en cuatro bytes más el byte de datos, todo esto es seguido del ciclo interno de programación. Para evitar el cuello de botella que sería tener que repetir esta secuencia cada vez que se desee almacenar un byte, la instrucción PP permite memorizar al mismo tiempo hasta 256 bytes, utilizando siempre direcciones consecutivas de la misma página. BORRADO DE MEMORIA COMPLETA Y DE SECTOR

La instrucción de programación PP de memoria permite realizar el paso de 1 a 0 para realizar un reset de la memoria. Pero antes de ejecutar esta instrucción se debe realizar un reset a 1 de toda la memoria, esto se puede llevar a cabo usando la instrucción de borrado de sector SE o por medio de la instrucción de reset de toda la memoria BE. La instrucción de borrado debe ser precedida por una instrucción de habilitación de escritura WREN. MODOS DE FUNCIONAMIENTO Existen tres modos de funcionamiento de la memoria:

• Activo. • Standby (bajo consumo). • Muy bajo consumo.

Cuando el chip select #S está en bajo, el dispositivo es habilitado y en modo activo. Por el contrario cuando el chip select es alto, el dispositivo es deshabilitado, pero puede permanecer en modo activo hasta que un ciclo interno de reloj sea completado. El dispositivo entonces se coloca en modo de funcionamiento de bajo consumo standby. El modo de muy bajo consumo es activado cuando se ejecuta la instrucción específica DP. El dispositivo permanecerá en este estado hasta que la instrucción RES sea ejecutada. Mientras el dispositivo se encuentra en estado de muy bajo consumo, todas las instrucciones que se le envíen serán ignoradas. REGISTRO DE ESTADOS El registro de estados contiene un número de estados y bits de control los cuales pueden ser leídos o activados.

7.3.4. Elección de componentes externos Sólo ha sido necesario la elección de un condensador de desacoplo de alimentación, el cual se ha utilizado uno de 1µF, el cual se ha utilizado en anteriores componentes, ya que no existían requisitos particulares para la alimentación de este componente.

7.4. Fuente de alimentación Para el sistema de alimentación del dispositivo se han tenido en cuenta varios factores, en primer lugar que el sistema pueda ser alimentado por pilas de tipo alcalinas, en segundo lugar, que se pudiera alimentar mediante un cargador semejante al que utilizan los teléfonos móviles para convertir la tensión alterna de red a una tensión de continua la cual mediante un convertidor adaptarla a las exigencias del sistema.

La siguiente figura muestra un esquema de la forma en la que se alimentará el sistema completo:

Es claro que el tipo de convertidor a utilizar tenía que ser de tipo reductor para reducir la tensión proporciona por las baterías hasta los 3,3 V con los que se alimentan todos los circuitos integrados utilizados. Ha continuación se presentan las principales características que se han tenido en cuenta para la elección del convertidor a utilizar.

• Tensión de salida, es uno de los principales parámetros a la hora de la elección del regulador, ya que la salida se debe adecuar a los requisitos en tensión del dispositivo que se desea alimentar. Existen dispositivos en los que la salida es fija a un valor de tensión y otros en los que ésta se puede ajustar dentro de un rango de valores. Hay dispositivos que tienen ambas posibilidades.

• Máxima corriente de salida, esta relacionada con el precio ya que si se demanda

una mayor corriente de salida también aumenta el coste del controlador. No obstante es importante que la corriente máxima que puede dar el regulador supere con un margen de seguridad la máxima corriente del dispositivo que alimenta, para así no tener problemas.

• Tensión Dropout, es el mínimo voltaje de entrada a partir del cual el regulador

proporciona una tensión de salida regulada. Por ejemplo un regulador de tensión de salida de 5V, que necesita una tensión de entrada como mínimo de 5,3V para poder proporcionar a la salida, tiene una tensión de Dropout de 300mV. Siempre será mejor regulador aquel que tenga una tensión Vdropout menor.

• Corriente de masa, es la corriente usada por el generador que no va hacia la

carga. Lo ideal es que este parámetro sea minimizado. Dentro de las características suministradas por el fabricante este parámetro se expresa como I quiescent.

• Eficiencia, relación de potencia entre la suministrada a la entrada a la entrada del

regulador y la proporcionada por éste. En los reguladores lineales se puede expresar como el cociente entre la tensión de salida y la tensión de entrada.

BATERÍA/ CARGADOR

CONVERTIDOR REDUCTOR

Vcc

GND

12 V / 9V

3,3 V

• Dimensiones, es conveniente que el dispositivo tenga las dimensiones más pequeñas posibles para que el diseño final resulte lo más compacto y de menores dimensiones posibles.

• Encapsulados, para este diseño solo se han tenido en cuenta aquellos reguladores

con encapsulados de montaje superficial.

• Precio, como en todo proyecto de ingeniería el precio del dispositivo es siempre un parámetro clave.

7.4.1. Estudio de Mercado

Una vez visto todas las características importantes a tener en cuenta en los

reguladores de tensión, se ha realizado un análisis de mercado estudiando los distintos reguladores que ofrecen los fabricantes de circuitos integrados. Se han realizado tablas comparativas para facilitar la comparativa entre los dispositivos. Este análisis se ha realizado para los dos tipos básicos de reguladores, los lineales y los conmutados. Reguladores Lineales

Controlan la tensión de salida ajustando continuamente la caída de tensión de un transistor de potencia conectado en serie entre la entrada no regulada y la carga. Puesto que el transistor debe conducir corriente continuamente, opera en su región activa o lineal. Aunque son más sencillos de utilizar que los reguladores de conmutación, tienden a ser muy ineficientes debido a la potencia consumida por el elemento serie. Sus eficiencias son entorno al 20% y solamente resultan recomendables para baja potencia < 5 W.

LINEAR

PARÁMETROS LT 3013 LT 3012 LT 1521- 3,3 LT 1763 Input voltaje (Vin) 4 V – 80 V 4 V – 80 V 4,3 V – 20 V 1,8 V – 20V Dropout Voltage 0,4 V 0,4 V 0,5 V 0,3 V Output Current (Io) 250mA 250mA 300mA 500mA Quiescent Current(Iq)

65µA 40µA 12µA 30µA

Protection Diodes No No No No Output Voltaje (Vout) Adj 1,24 V to 60V Adj 1,24 V to 60V Adj 3,8 V to 20V Adj 1,22 V to 20V

Fixed Output (Vout) No No 3V- 3,3V - 5V 1,5V – 1,8V – 2,5V -

3V – 3,3V – 5V Shutdown (Is) 1µA 1µA 6µA <1µA Reserve Battery Protection

Yes Yes Yes Yes

Reverse Current No No No No Package 16 pinTSSOP 16 pinTSSOP MS8 , S8 S8 Pirce 3,42$ 3,14 $ 2,65 $ 2,30 $

Others

Thermal Limiting

Stable with 3,3µF output capacitor

Thermal Limiting


Thermal Limiting

Controlled Quiescent Current in Dropout

Low Noise, 20µVrms (10Hz to 100KHz)


Overcurrent and Overtemperature Protected

MAXIM

PARÁMETROS MAX 5086 MAX 5087 Input voltaje (Vin) 6,5 V – 45 V 6,5 V – 45 V Dropout Voltaje 0,9 V 0,9 V Output Current (Io) 250mA 400 mA Quiescent Current(Iq) 70µA 70µA Protection Diodes Output Voltaje (Vout) Adj 2,5 V to 11V Adj 2,5 V to 11V Fixed Output (Vout) 3,3V – 5V 3,3V – 5V Shutdown (Is) 13µA 11µA Reserve Battery Protection No No Reverse Current Yes Yes Package TQFN-EP16 TQFN-EP16 Price 1,19 $ 1,24$ Others Remote Load Sense

Integrated Microprocessor Reset circuit with Programmable timeout Period.

Thermal protection

Thermal shutdown. Enable input Short- circuit

protection Load Sense

TEXAS INSTRUMENTS PARÁMETROS REG 103 REG 102 Input voltaje (Vin) 2,1 – 15 V 2,1 V – 12 V Dropout Voltaje 115 mV 150 mV Output Current (Io) 500 mA max 250 mA Quiescent Current(Iq) 0,5 mA 0,4 mA Protection Diodes Output Voltaje (Vout) Fixed Output (Vout) 3,3 V 3,3V – 5V Shutdown (Is) thermal Thermal Reserve Battery Protection Reverse Current Package 5DDPAK/TO-263,6SOT-

223,8SOIC SOT23-5, SOT223-5, SO-8

Price 2,25$ 1,25 $ Others Low Noise 33µVrms Low Noise 28 µVrms.

Thermal Protection Output Voltage Error

Indicator Pin Enable

Enable input Thermal protection

NATIONAL SEMICONDUCTOR AND MICREL PARÁMETROS LP 2992 MIC 2920 Input voltaje (Vin) 2,6 V – 16 V -20 V – 60 V Dropout Voltaje 0,45 V 40 mV – 370mV Output Current (Io) 250 mA 400 mA Quiescent Current(Iq) 65µA 140 µA Protection Diodes Yes Output Voltaje (Vout) 1,24 V – 26 V Fixed Output (Vout) 1,8 V – 3,3 V – 1,5 V – 2,5 V –

5 V 3,3V – 4,85 V - 5V – 12V

Shutdown (Is) 1µA 3µA Reserve Battery Protection Yes Reverse Current No Package SOT 23, LPP SOT – 223

Price 0, 48 $ Others Low noise 30 µVrms

Sleep mode Error flag warns of

outpout dropout. Electronic shutdown Load Dump protection

Step Down Converter

Utilizan un transistor de potencia como conmutador de alta frecuencia, de tal manera que la energía se transfiere desde la entrada a la carga en paquetes discretos. Los pulsos de intensidad se convierten después a una corriente continua mediante un filtro inductivo capacitivo. Puesto que, cuando opera como conmutador, el transistor consume menos potencia que en su región lineal, estos reguladores son más eficientes (más del 90%) que los lineales, son más pequeños y ligeros. Estos reguladores se pueden diseñar para operar directamente sobre la tensión de red rectificada y filtrada, eliminando la necesidad de utilizar transformadores voluminosos. El precio que se paga por estas ventajas es de una mayor complejidad del circuito y un mayor ruido en el rizado. Los reguladores de conmutación se utilizan especialmente para los sistemas digitales, donde a menudo es mucho más importante una alta eficiencia y un peso bajo que un rizado de salida pequeño. MAXIM, TEXAS INSTRUMENTS

PARÁMETROS MAX 1837 TPS 62111 Vin (V) 4,5 V - 24 V 3,1 V – 17 V Vout (V) 1,25 V – 24 V 3,3 V Vd (dropout) 120 mV at 100 mA Preset Vout (V) 3,3 V 3,3 V

Iout (A) 250 mA 1,5 A Icc (A) 0,025 Iq 12µA 20µA Is (shutdown) 3µA 2µA Freq (KHz) 200 1000 Efficiency 90% 95% Package SOT -23/6 THIN QFN 16 QFN Price 2,07 $ 2,35 $ - 2,60 $ Others Thermal –

Overload protection

Shutdown Current limit

Power safe mode operation

Constant frequency mode operation

Soft start Pin enable Low battery detector

LINEAR

PARÁMETROS LM2574 LT 1934 Vin (V) 60 V max 3,2 V -34 V Vout (V) 1,2V to 37 V 3,3 V Vd (dropout) Preset Vout (V) 3, 3 V, 5V. 12 V, 15V 3,3 V Iout (A) 0,5 A 300 mA Icc (A) Iq 5mA 12µA Is (shutdown) 50µA <1µA Freq (KHz) 52 (internal) Efficiency 72% Package WM SOT 23, DCB Price 0,99 $ 2,68 Others 1) Low power

standby mode 2) Thermal

shutdown and current limit protection

3) Pin Enable

4) Burst Model Control

5) Current limit

Comparación entre ambas tecnologías La siguiente tabla muestra una comparativa entre las dos tecnologías vistas anteriormente.

LINEALES CONMUTADAS Sencillos en cuanto a diseño y componentes

Complejas

Bajo rendimiento, ya que entre la entrada y la salida siempre hay un dispositivo consumiendo potencia y transformando esta en calor.

Alto rendimiento, entre la entrada y la salida existe un interruptor por el cual nunca existe a la vez tensión y corriente, por lo que no consume potencia, transmitiendo toda ésta

hacia la salida. Frecuencia de red o el doble de ésta (baja frecuencia)

Alta frecuencia, lo que permite que los componentes tantos las bobinas como los condensadores sean de menor tamaño.

No radian ruido Ruidosas

7.4.2. Elección del dispositivo Finalmente se ha decidido utilizar un convertidor de tipo de conmutado principalmente debido a su mayor rendimiento y su menor tamaño, ya que por el contrario al tratarse de una aplicación de naturaleza digital, no es importante el hecho de que el rizado de la tensión de salida sea mayor. Dentro de los convertidor conmutados analizados se a decidido el MAXIM 1837, que es el más adecuado a la requisitos demandados. A continuación se presentará una descripción más detallada de las principales características del convertidor.

7.4.3. Step Down Converter MAXIM 1837

CARACTERISTICAS GENERALES Se trata de un convertidor de tipo step-down con tensión de salida prefijada a elección de 3,3 V o 5V, esta tensión de salida se puede ajustar también a cualquier valor deseado mediante la introducción de una resistencia de feedback. Una tensión de entrada que puede llegar hasta 24 V. Se puede elegir un duty cycle de hasta el 100%. Las principales características del dispositivo son:

Rango de tensión de entrada de 4,5V a 24V. Tensión de salida preseleccionada Corriente máxima de salida 250 mA. Eficiencia del 90% Corriente de reposo de 12 µA. Corriente de shut down 3 µA.

CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS Todas las características eléctricas estás completamente descriptas en el datasheet del dispositivo que se encuentra como anexo. DIAGRAMA DE BLOQUES

En la siguiente figura se muestra el diagrama de bloques del dispositivo para poder hacerse una idea de cómo está compuesto internamente el dispositivo.

7.4.4. Esquema Utilizado Se muestra el esquema de configuración utilizado para la realización de la alimentación, el esquema ha sido sacado de las recomendaciones del fabricante en su datasheet.

El funcionamiento básico de esta configuración es la de un convertidor conmutado de tipo reductor. Selección de la tensión de salida

Mediante el pin de feedback se puede seleccionar la tensión de salida que se fija, pudiéndose seleccionar entre 3,3 V o 5V. Para los objetivos de este diseño se requiere una tensión de salida de 3,3 V. Esto se consigue uniendo el pin FB a la salida del circuito.

7.4.5. Elección de los componentes de acondicionami ento Para la elección de los componentes de configuración del circuito se han seguido las recomendaciones de datasheet, realizando algunos cambios según la conveniencia para este diseño en concreto. Inductor: Para la elección de la bobina hay que tener en cuenta cuatro aspectos básicos que son los siguientes:

Valor de la inductancia. Corriente de saturación de la inductancia. Resistencia serie. Tamaño.

A continuación se detallan como ha sido los pasos ha seguir para la determinar

el valor de la bobina según la optimización de los parámetros anteriormente descritos. En primer lugar hay que determinar la inductancia mínima que garantiza un

modo de funcionamiento continuo, esto se puede determinar mediante la siguiente ecuación:

Lmin= (Vin(max) – Vout) ton (min) / ILmin

Donde ton (min) es igual a 1 µs. Hay que tener en cuenta varios aspectos, la inductancia mínima ocupará un menor espacio y en consecuencia su precio será menor, por el contrario su funcionamiento ante picos de corriente es peor, esta consecuencia puede ser perjudicial para la eficiencia del convertidor. Sustituyendo valores obtenemos el siguiente resultado: Lmin = (15 V – 3,3 V) * 1 µs / 250 mA = 47 µH. En consecuencia Lmin = 47 µH. Una vez calculada la inductancia mínima para obtener un funcionamiento correcto, se debe comprobar que la corriente de pico soportada por la bobina sea menor que la corriente de saturación de la misma, esto se puede comprobar con la siguiente ecuación: IPEAK = I LIM + [ (Vin – Vout) * 300 ns / L ]

Donde los 300ns tienen que ver con el tiempo de propagación del sensor de comparación de corriente. La corriente I LIM es típicamente 625 mA. La saturación ocurre cuando la densidad de flujo magnético de la bobina alcanza el máximo valor que puede soportar el núcleo, en consecuencia la inductancia cae. IPEAK= 625 * 10

-3 + [((15 – 3,3) * 0,3 * 10-6) / 47 * 10-6] = 700mA La resistencia parásita en serie de la bobina afecta a la eficiencia del convertidor y a la tensión Dropout, por lo que hay que seleccionar una bobina que tenga dicha resistencia parásita lo menor posible. La inductancia seleccionada es de la compañía Wurth Elektronik contiene una resistencia en DC de 0,17 Ω, para más información sobre el componente consultar el datasheet en el apéndice. Dicha bobina tiene una corriente de saturación de 1,10 A por lo cual visto en los cálculos anteriores, la bobina no entra en ningún momento en saturación. La máxima corriente de salida que puede suministrar el dispositivo está limitada por la corriente de pico del inductor, la cual puede determinarse con la siguiente expresión:

Iout(max) = ½ * IPEAK = 350 mA, la bobina tiene una corriente máxima de 1,03 A luego se sigue demostrando que la elección ha sido adecuada. Condensadores: Hay que diferenciar las características que deben tener los condensadores a la entrada del dispositivo que los de la salida.

• Condensadores de salida:

La elección del condensador debe ser consecuente con los aspectos de poder proporcionar la máxima corriente de salida con un rizado en dicha tensión aceptable.

En cuanto al rizado de salida, existen dos componentes que influyen en dicho

aspecto son dos: Variaciones de carga almacenada en la salida del condensador con casa pulso

de Lx. Resistencia serie parásita del condensador ESR.

Se puede pues deducir la siguiente expresión: VRIPPLE = V RIPPLE(ESR) + V RIPPLE(C)

La componente debido a la resistencia ESR se puede obtener con la siguiente expresión:

Por lo cual interesa encarecidamente elegir una capacidad con baja resistencia ESR, se han colocado dos condensadores uno de tipo tantalio de alta capacidad con una resistencia ESR de 150mΩ (AVX) y otro de tipo cerámico de bajo valor de capacidad pero con una resistencia ESR de muy bajo valor (KELMET), que en paralelo con el condensador anterior hace que el resultado sea satisfactorio. Para mayor información sobre estos componentes consultar los datasheet en el apéndice. VRIPPLE (ESR)= 700 * 10

-3 * 70 * 10-3 = 0,0525 V , se puede observar que el resultado es muy pequeño. La otra componente de rizado se puede conseguir mediante la siguiente ecuación:

Como se observa el valor de la capacidad influye en el rizado, es decir, mientras mayor sea la capacidad menor rizado de salida se obtendrá. Se han realizado diversas iteraciones hasta obtener la capacidad adecuada de 150µF. Se consigue obtener el siguiente rizado VRIPPLE (C=150µF )= [47 · 10

-6 (700 · 10-3 – 200 · 10-3)2 / (2 · 150 · 10-6 · 3,3) ] · (15 / (15 -3,3)) = VRIPPLE (C=150µF )= 0,27 V.

• Condensador de entrada:

El condensador de filtrado de la entrada sirve para reducir los picos de corriente provenientes de la batería y reduce también los efectos del ruido y tensión de rizado de ésta puede provocar en el convertidor.

El condensador de entrada debe cumplir los requerimientos de de rizado

impuestos por el convertidor IRMS, con la siguiente expresión se puede obtener el valor de dicho condensador.

La elección finalmente ha sido de un condensador es un condensador de tipo cerámico multiestrato del 10% de tolerancia (KELMET), y lo más importante de una tensión nominal de 16 V, que es la máxima tensión que el circuito de alimentación podrá tener a la entrada. Diodo: Las condiciones que debe cumplir el diodo son las siguientes:

Tener una respuesta rápida para no tener pérdidas en el proceso de conmutación. Soportar una corriente de paso IRMS de al menos 0,5 A. Tensión de ruptura mayor que la tensión de entrada, Vin= 12 V.

Con respecto a la velocidad de respuesta se recomiendo usar un diodo de tipo

Shottky. Se ha seleccionado un diodo Shottky de la casa On Semiconductor que especifico para este tipo aplicaciones de conmutación. El cual soporta una tensión en inversa de hasta 30 V y una corriente de 5,5 A.

7.5. Protección Batería Para la protección del circuito se coloca un sistema de protección el convertidor reductor y las baterías. Esto protegerá el sistema de baterías ante un flujo de corriente en sentido contrario, es decir desde el convertidor hacia las baterías.

7.5.1. Esquema En la siguiente figura se muestra el esquema seguido para insertar el sistema de protección de la batería. Para más detalles sobre el esquema de conexión consultar los planos.

7.5.2. Descripción del funcionamiento

SISTEMA BATERIA

SISTEMA PROTECCIÓN


El sistema de protección consiste en colocar in transistor de canal P entre el la batería y el convertidor con la puerta del transistor conectada a masa. El diodo parásito colocado en paralelo con el transistor provoca que nunca pueda circular corriente entre el convertidor y la carga. ELECCIÓN DEL TRANSISTOR Se ha buscado un transistor MOSFET de canal P cuyo requisito principal es que sea capaz de soportar los niveles de corrientes y de tensión existente. Se ha elegido el transistor NTR2101 de On Semiconductor, cual soporta hasta una corriente de 3,7 A.

7.6. Sistema de Supervisión de la Batería Para tener el control en todo momento de la tensión de batería con la que se esta alimentado todo el sistema se ha añadido el siguiente sistema de monitorización. El funcionamiento de esta monitorización tiene especial utilidad cuando se esta alimentado el sistema mediante baterías, es decir mediante pilas alcalinas, ya que estas con el paso del tiempo irán disminuyendo la tensión que son capaces de proporcionar.

7.6.1. Esquema La siguiente figura muestra el esquema de conexión de los componentes que intervienen en el sistema de monitorización:

El sistema de supervisión esta compuesto de interruptor CMOS, un divisor de tensión compuesto por dos resistencias y condensador de desacoplo de alimentación.

SISTEMA BATERIA

SISTEMA PROTECCIÓN


SISTEMA DE SUPERVISIÓN

HOST ATmega168P

ADC

7.6.2. Descripción del funcionamiento El interruptor CMOS esta conectado con el pin PD6 del micro, dicho pin activará el interruptor para realizar la consiguiente medida de la tensión de la batería. La tensión de la batería pasará por el divisor resistivo adaptando el valor de tensión a valores que puede leer el convertidor analógico/digital del microprocesador. El convertidor hace la lectura mediante el pin ADC6 y en consecuencia actuará dependiendo del valor leído.

7.6.3. Diseño del divisor de tensión resistivo Para la obtención de los valores de resistencia del divisor de tensión se ha tenido en cuenta la condición de que cuando la tensión medida sea la máxima posible, es decir 12 V, la tensión que cae en R6 sea 1V, es deseable también que la corriente por R6 sea de 20µA .

Las ecuaciones de divisor de tensión son de sobra conocidas son las siguientes: VBAT = 12 * R6 / (R5 + R6) = 1 V Operando con la ecuación anterior se puede llegar R5/R6 = 11; de la condición de la corriente IR6, tenemos 1/R6 = 20µA, resultando R6= 50 KΩ Sustituyendo en la ecuación R5/R6 = 11, se obtiene R5=550 KΩ

7.6.4. Elección de los componentes

Vmax=12V

R5

R6

VBAT=1V

IR6=20µA

Se describen a continuación los aspectos tenido en cuenta a la hora de la elección de los componentes que conforman el sistema de supervisión de la batería, teniendo todos en común los requisitos de que sean de encapsulado tipo SMD para montaje superficial y que ocupen el menor espacio posible. Para más información acerca de cualquiera de los componentes que se describen a continuación consultar el datasheet del mismo que se encuentra en el apéndice. Interruptor CMOS Condiciones para elegir el interruptor CMOS son las siguientes:

Velocidad de respuesta elevada. Baja impudencia cuando el interruptor se encuentra activado. Que los niveles de tensión para activarse sean compatibles con los niveles de los

pines del ATmega. Que soporte los niveles de tensión y corriente máxima que deben circular por el

interruptor. La elección ha sido del interruptor ADG802 de Analog Devices, el cual como ya se sabe es un interruptor CMOS de tipo SPST (Single Pole, Single Throw), con una resistencia de activación menos que 0,4 Ω (típicamente 0,25 Ω), un tiempo de encendido ton = 50 ns y un tiempo de apagado toff= 9 ns. Estas características lo hacen dinámicamente ideal para nuestro propósito. En cuanto a los niveles de tensión son compatibles como se puede deducir de la siguiente tabla:

ATmega ADG802 VOLmáx = 0,9 V VINLmax = 0,8V VOHmin = 2,3 V VINHmin = 2V

Resistencias En cuanto a las resistencias una vez conocido los valores que se requieren para el divisor de tensión, estos han tenido que ser adaptados a las condiciones que ofrecen los fabricantes en cuanto a valores disponibles y sobre todo, un aspecto muy tenido en cuenta es su tamaño, se requerido que estas tuvieran un encapsulado de tipo 603 que son la que menos tamaño ocupa. En consecuencia se han elegido los siguientes valores de resistencias: R5= 549KΩ R6= 49KΩ, ambas resistencia son de una tolerancia de 10%. Capacidad

Con respecto a la capacidad necesaria para el desacoplamiento de la tensión de alimentación no hay unas necesidades muy estrictas, al igual que se ha hecho para esquemas descriptos anteriormente se ha elegido una capacidad de 0,1 µF de tipo cerámico, ya que la demanda en corriente del interruptor no es elevada.

7.7. Dispositivo de Telefonía Móvil Nokia 6131 NFC

7.7.1. Especificaciones Técnicas

Frecuencia operativa

• Quad-band GSM/EDGE. Capacidad de cobertura en los 5 continentes (850/900/1800/1900).

Medidas

• Volumen: 75 cc • Peso: 104 g • Dimensiones: 92 x 47 x 20 mm

Visualización e interfaz de usuario

• Visualización principal: Pantalla TFT 2.2” QVGA con más de 16.7 millones de colores (240 x 320 píxeles)

• Pantalla externa TFT de 1.36 " (128 x 160 píxeles) • Interfaz de usuario de Series 40 mejorada

Cámara

• 1.3-megapíxeles con 8x de zoom digital Mensajería

• Buzón de entrada común para SMS y MMS • MMS1.2 para realizar, recibir, editar y transmitir envíos multimedia de hasta

300 kB de tamaño • Envío de correo electrónico con anexos: soporta el SMTP, los protocolos de

POP3 e IMAP4 • Mensajería instantánea • Envío de mensajes de voz y de clips de sonido vía MMS

Multimedia

• Formatos soportados por el reproductor de música: WMA, MP3, MP4, AAC, AAC+ y eAAC+

• Equipo de Radio FM • Soporte de sistema de video continuo para el formato de 3GPP • Hasta 64 tonos midi polifónicos • Lanzamiento de DRM (la dirección de derechos digital)1.0

Memoria

• 11 MB de memoria libre interna • Capacidad de memoria expansible con la tarjeta de memoria de MicroSD de

hasta 2 GB Aplicaciones

• Java MIDP 2.0 para juegos y aplicaciones Conectividad

• Near Field Communication (NFC) con lectura, escritura y capacidad para intercambio de información peer-to-peer

• Chip integral seguro ,la plataforma global2.1.1 almacena la información personal

• Suite de PC de Nokia con USB, Bluetooth, y conectividad de IrDa • Versión de Bluetooth2.0 • Sincronización de datos de SyncML de transmisión local en exteriores • Conector de ™ para música • Puerto para la conectividad de USB

Buscador

• Buscador XHTML integrado • Dirección de derechos Digital de OMA1.0

Transferencia de datos

• EDGE (EGPRS): clase de multislot 10 • GPRS: clase de multislot 10 • Bluetooth 2.0

Dirección de Información Personal (PIM)

• Información del tiempo real con un calendario mejorado y la posibilidad de ver las notas de usuario en un nuevo modo de actividad “standby”

• Listas de notas, calculadora, reloj despertador, y reloj automático de cuenta regresiva

Características de la comunicación de Campo Cercano (Near Field Communication (NFC)

• Capacidad de pagos y ticketing • Acceso a servicios movibles e información de forma simple • Usa la especificación de Java (257 de JSR) para aplicaciones de NFC

Características de Voz

• Diálogos de voz mejorados con la tecnología SIND(Speaker-independent name dialing)

• Manos-libres integrado de alta calidad para una mejor experiencia auditiva • Mandatos de voz • Grabación de voz

Servicios Digitales

• Temas con animados wallpapers y protectores de pantalla, además de sonidos incorporados asociados a acciones.

• Tonos: MP3 y MIDI para alertas, videos, y juegos. Soporte para 64 tonos polifónicos

• Posibilidad de descargas OTA para: temas, tonos midi, tonos mp3, protectores de pantalla, wallpapers, transmisión continua de 3GPP, imágenes y videos, además de paquetes de Java para Series 40, aplicaciones de mejora de chip y servicios de NFC (compras, servicios móviles, etc.)

Energía

Batería Tiempo de charla Recurso tiempo Capacidad

BL - 4C Hacia arriba hacerlo/serlo3.4 horas Hasta 240 horas 860 MAh

7.7.2.Plataforma Series 40

La plataforma de Series 40 es la plataforma para dispositivos móviles más usada en el mundo. La serie 40 fue la primera en otorgar a los dispositivos móviles de acceso a Internet y/o a diferentes sectores específicos del mercado como la música o la moda.

Suministra un juego común de tecnologías y APIs para el desarrollo de

aplicaciones y la distribución de contenidos digitales. La plataforma incluye un juego de APIs de Java, un ambiente de búsqueda, servicio de intercambio de mensajes de multimedia (MMS), capacidad de temas y wallpapers, y soporte para el audio y video, ambos con posibilidad de descarga y streaming. Tecnologías soportadas

La plataforma S40 trabaja con tecnología Java, Flash Lite de Adobe, tecnología Web, contenidos multimedia,…Además, para los desarrolladores de Java, existe la tecnología MIDP y CLDC, que junto con los paquetes de JSRs oportunos, provee al dispositivos de más herramientas y aplicaciones para las comunicaciones, mensajería, multimedia y capacidad de gráficos. Por ejemplo el interfaz para desarrollo de aplicaciones (API) JSR-82 nos facilita librerias, métodos, funciones y clases para desarrollar aplicaciones Java que hagan uso de Bluetooth.

Una amplia gama de dispositivos que incluyen la plataforma de Series 40 están

disponibles para la mayoría de los estándares inalámbricos, incluyendo GSM, CDMA, EDGE, y sistema de telecomunicaciones móviles universal de banda ancha CDMA (WCDMA) y UMTS. Además, los dispositivos de Series 40 ofrecen opciones de conectividad de red local, incluyendo tecnología inalámbrica Bluetooth, USB, IrDA y WLAN usando la tecnología de acceso para móviles (UMA). Tecnologías de desarrollo

La plataforma S40 ofrece dos opciones de desarrollo para crear aplicaciones que

puedan ser instaladas en un dispositivo: la plataforma Java, tecnología micro edition (Java ME), con configuración CLDC 1.1 y el perfil de información de dispositivo móvil (MIDP) 2.0 o 2.1.

Además, aplicaciones basadas en tecnología web puede ser creadas usando: HTML 4.01, CSS2, JavaScript 1.5, y WML 2.0 con soporte para WMLScript. Programar código directamente sobre el sistema operativo no es posible. Descarga e instalación de aplicaciones

Otras aplicaciones pueden ser descargadas Over-The-Air (OTA) e instaladas directamente en el dispositivo S40. Aunque también pueden ser descargadas desde Internet a un PC y desde allí instalarse en el dispositivo S40 usando el “Nokia PC Suite” vía USB, Bluetooth o con una conexión IrDA. Mecanismos de configuración del dispositivo

La plataforma de Series 40 soporta tres tecnologías que permiten la configuración del dispositivo. Éstas son:

-Open Mobile Alliance (OMA) Client Provisioning (CP) de Mobile (CP). Mecanismo que permite que ajustes sean enviado a un dispositivo como un XML - formato mensaje SMS. Estos mensajes pueden ser enviados al dispositivo o alojados en una tarjeta SIM.

-OMA Device Management (DM). Mecanismo que permite que los ajustes se mantengan en el dispositivo sobre una conexión HTTP. Las actualizaciones de configuración pueden ser iniciadas tanto por un servidor definido como por el usuario del dispositivo. OMA DM también proporciona un mecanismo para iniciar actualizaciones del dispositivo S40 over-the-air del firmware de OMA (FOTA).

-Servicios móviles Plug and Play (PnP-MS). Este mecanismo abre el navegador

del dispositivo en una página desde la que el usuario puede pedir los detalles de configuración de CP de OMA.

. Plug and Play Mobile Services (PnP-MS) — This mechanism opens the device browser at a page from which the user can request OMA CP configuration details. Estándares de Audio y Video de la plataforma Series 40 Además de archivos de sonido en MIDI y tonos True, desde la 3ª edición de la Series 40 en adelante, los dispositivos soportan audio en streaming (AMR-WB) y codificación de audio avanzada (AAC).

La plataforma de Series 40 soporta video en formatos H.263 y MPEG-4. Y desde la 3ª edición en adelante también soporta video en streaming en formato H.263. Además desde la 6ª edición e adelante también soporta el formato de Windows Media Video (WMV)

7.8. Otros Componentes

7.8.1. Sistema de Reset Parte del circuito que genera un reset a los distintos componentes del sistema para reiniciar el funcionamiento de estos. Descripción del funcionamiento Consiste básicamente en un pulsador manual con el que el usuario podrá reiniciar el funcionamiento global del sistema. PROBLEMÁTICA El circuito es muy fácil de implementar, el único pequeño problema ha sido debido a que el microprocesador ATmega y el sistema Bluetooth, tienen los reset activos en bajo y alto respectivamente. SOLUCIÓN Se ha colocado un inversor entre el reset del WT-11 y el del ATmega, así cuando se pulse el pulsador, se generará un 1 lógico en el reset de WT-11 el cual será invertido para conseguir el 0 lógico que necesita el ATmega. La inversión se ha conseguido mediante transistor MOSFET que trabaja como inversor. Esquema En la siguiente figura se muestra información gráfica del conexionado de los bloques del sistema en referencia al sistema de reset.

Para mayor información consultar los planos. Elección de los componentes Se describen a continuación los aspectos más importantes tenidos en cuenta a la hora de la elección de los componentes que forman el sistema de reset. Para más información acerca de cualquiera de estos dispositivos consultar los datasheet adjuntos en el apéndice. Pulsador Debido a la problemática expuesta anteriormente en primer lugar se intento buscar un pulsador de dos vía para poder así generar con el mismo pulsador dos reset distintos, el problema fue que no se consiguió encontrar dicho pulsador. No hay requisitos impuestos de cierta importancia, se requiere que sea de montaje superficial, que la resistencia de paso en modo activo sea lo menor posible y que soporte los niveles de tensión y corriente que deben circular por el pulsador. Se ha elegido un pulsador de propósito general en concreto el BS3 – 1002 (OROM), el cual cumple todos las condiciones anteriores. Resistencia El objetivo de esta resistencia es limitar la corriente que circula por el circuito de reset una vez activado éste. Por lo cual se ha elegido una resistencia de propósito general de 560Ω, de un encapsulado 603 para que el espacio ocupado sea el menor posible. Transistor MOSFET

HOST ATmega168P

WT - 11

Inversor

Vcc

RESET

Tampoco tiene condiciones exigentes que cumplir, ya que su función es la de invertir la señal por lo que solo tiene que soportar los niveles de tensión y corriente. En consecuencia se ha elegido el siguiente transistor de propósito general 2N7002 (ST Microelectronics).

7.8.2. Conector Exterior Para poder sacar al exterior todas las señales de interés se ha colocado en un borde de la placa un conector de 26 pines, a continuación mediante una tabla de hace referencia a que señales se han sacado, el pin al cual se conectan y de donde proviene esas señales.

PIN SEÑAL PROVENIENCIA 1 VCC_BATT CONVERTIDOR 2 PC3 ATmega168P E/S 3 PCM_INT WT-11 PCM 4 PCM_OUT WT-11 PCM 5 RESET ATmega168P 6 TXD ATmega168P UART 7 RXD ATmega168P UART 8 RTS ATmega168P UART 9 CTS ATmega168P UART 10 GND GENERAL 11 I2C_SCL ATmega168P I2C 12 I2C_SDA ATmega168P I2C 13 VCC GENERAL 14 PC2 ATmega168P E/S 15 PC1 ATmega168P E/S 16 PC0 ATmega168P E/S 17 VCC GENERAL 18 VREF ATmega168P ADC 19 GND GENERAL 20 PCM_SYNC WT-11 PCM 21 MISO ATmega168P SPI 22 MOSI ATmega168P SPI 23 SCK ATmega168P SPI 24 PCM_CLK WT-11 PCM 25 PD3 ATmega168P E/S 26 PD2 ATmega168P E/S

Resumen de Señales

Para mayor comprensión de las señales se hace un breve resumen del conjunto de señales, describiendo cual es su utilidad y porque motivos se sacan hacia el exterior. PUERTOS DE E/S DEL ATmega168P Se ha procurado sacar hacia el exterior el máximo número de puertos de E/S que no han sido conectados concretamente en el circuito, debido a que la mayoría de estos puertos tienen doble o triple funcionalidad, es decir además de cómo puertos de E/S actúan como entradas de interrupción, salidas de contadores etc., para mayor información consultar el datasheet del ATmega. Estos puertos pueden ser de gran utilidad a la hora de desarrollar la aplicación completa. Además debido a que se ha tenido espacio para poder sacar los pines de entrada y salida del WT-11, estos servirán de puente. PUERTOS DE LA UART DEL ATmega168P y WT-11 Estas señales son de la comunicación serie mediante UART del ATmega168P y del WT-11, se sacan hacia el exterior porque así se podrá configurar el sistema Bluetooth mediante un sistema Hyperterminal desde un PC, facilitando así la labor de configuración del mismo. Esto se podrá realizar gracias a la colocación de un driver RS232 entre el WT-11 y el PC, el cual adapte los niveles de tensión entre ambos dispositivos. PUERTOS SPI DEL ATmega168P Se trata de las señales de la comunicación serie SPI. El objetivo fundamental de estas líneas es para programas el microprocesador, ya que el programador del micro tiene una interface SPI. PUERTOS I2C DEL ATmega168P Para esta aplicación no se requieren los puertos I2C, se ha seleccionado debido a su gran uso en sistema de comunicaciones de redes de sensores. Dejando así abierto el sistema para ser adaptable a futuras aplicaciones. VREF ATmega168P En este pin se debe insertar la tensión de referencia que sirve al convertidor analógico digital el cual se utiliza para hacer la supervisión de la tensión de batería. PUERTOS DEL PCM DEL WT-11 Son cableados al conector exterior para posibles aplicaciones futuras, ya que en el objetivo principal del sistema no se tiene en cuenta trabajar con audio. VCC_BATT

Pin de tensión de batería, este pin se deberá conectar al positivo de la batería con la que se quiere alimentar el circuito. GENERALES Se hace referencia así a los pines utilizados para la alimentación Vcc y masa del circuito GND, se tiene varios pines dedicado a dicha funcionalidad para facilitar posteriormente la tarea de routing al hacer el layout del circuito. Elección del dispositivo El es único componente del circuito que no es de montaje superficial, es de tipo DIN, se ha elegido este por conocimiento en montajes anteriores. Corresponde al N2526-5002RB3M. Para mayor información acerca de las dimensiones del conector consultar el datasheet adjunto en el apéndice.

7. Componentes del Sistema

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