TCC-BrunoAntonio TCC Bruno

Estrutura do Texto

1. Introdução
2. Fundamentação Teórica (20 páginas)
   1. Visão geral do que é o RFID
   2. O RFID com sensores ativos
   3. O Projeto Openbeacon
      1. Visão geral do projeto
      2. Componentes do sistema
      3. Projetos derivados
   4. Sistemas de Medição e Localização de Objetos Móveis
      1. sensores utilizados
      2. onde pode se aplicar o RFID ativo
      3. aplicações no esporte equestre
3. Proposta (5 Páginas)
4. Bibliografia

Visão geral do que é o RFID

Radio Frequency Identification (RFID) é uma tecnologia de comunicação sem fio que permite um usuário a identificar um objeto ou pessoa marcada.

Um sistema RFID é composto por três componentes básicos: uma tag, um interrogator e um host.

Tag: é composta basicamente por um chip semicondutor e uma antena. A função basica da tag é armazenar uma informação (pode ser um número de série, instruções, etc) e transmiti-las através de um sinal.

Interrogator: A função do interrogator é fazer a comunicação entre as tags e o host, adicionalmente a isso ele pode criptografar/descriptografar a informação, fazer autenticação e ter forma para evitar colisão entre pacotes.

Host: O host é o equipamento que ira utilizar as informações recebidas pelo interrogator.

O RFID com sensores ativos

As tags RFID são dividias em dois tipos:

Passivas: As tags passivas usam a energia captada do sinal recebido para enviar o seu sinal graças a esse fator elas se tornam menores e mais baratas que as tags ativas porém elas possuem um alcance menor, uma memória interna maior, e precisam de um interrogator com uma maior potência para transmitir o sinal.

Ativas: As tags ativas por sua vez possui uma bateria interna o que permite um sinal com alcance maior, tipicamente também possuem memórias maiores(até 128 KB), porém devido a esses fatores elas, são maiores, possuem um preço maior e um tempo de vida menor(de 2 a 7 anos).

O Projeto Openbeacon

O projeto OpenBeacon foi fundado em 2006 pela companhia Bitmanufaktur GmbH como uma plataforma aberta para aplicações com RFID ativo operando na banda de 2.4GHz. O OpenBeacon é baseado em software livre, muito flexível, reprogramável e de baixo custo. Os códigos de firmware e os esquemáticos de hardware se encontram disponíveis sobre a sobre a GNU General Public License(GPL).

Visão geral do projeto

Um sistema OpenBeacon é um conjunto especifico de software e hardware envolvendo OpenBeacons que implementam uma funcionalidade especifica. Embora o OpenBeacon seja muito flexível e cada sistema acabe sendo diferente do outro a maioria dele pode ser classificados de duas maneiras:

Mestre/escrevo: é o clássico sistema RFID onde um ou mais OpenBeacons(tags) trocam informações com dispositivos chamados estações base(interrogators).

Peer-to-Peer: neste tipo de sistema os OpenBeacons comunicam-se uns com outros diretamente de tal maneira que acabam criando uma rede mesh.

Componentes do sistema

OpenBeacon tag: A tag OpenBeacon é constituída basicamente por um microcontrolador PIC16F688 e um transceiver nRF24L01. O microcontrolador PIC16F688 possui 14 pinos, opera numa faixa 2 a 5.5 V, clock de 20 MHz,tem memória flash de 4096 palavras(cada palavra possui 14 bits), memória SRAM e EEPROM de 256 bytes. O nRF24L01 é um transceiver de 2.4 GHz, baixo custo, baixo consumo de potência, opera a 1 ou 2 Mbps, 40 bits de endereçamento, 80 canais, transmissor e receptor FIFO de 32 bytes.

OpenBeacon USB 1 e USB 2: Os OpenBeacons USB 1 USB 2 são interrogators com microcontroladores ARM programáveis(AT91SAM7X e LPC1343 respectivamente). O USB 1 funciona como um dispositivo USB podendo ser conectado diretamente ao computador e acessado via HyperTerminal (como o minicom por exemplo). O USB 2 assim como o USB 1 pode ser reprogramado via USB, nesse caso via micro USB, utilizando um gcc toolchain. O USB 2 permite carregar uma bateria externa através da entrada micro USB, possui uma interface bluetooth permitindo uma conexão wireless com o computador, 4 MB de memória flash para armazenamento de dados, um acelerômetro de 3 eixos para permitir detecção e orientação e orientação 3D, 3 botões que permitem uma interface simples com o usuário e 11 pinos para expansão.

EasyReader: O OpenBeacon EasyReader possui um processador ARM 32 bits(AT91SAM7X), 2 interfaces RF OpenBeacon, micro SD para armazenamento de dados, entrada Ethernet e 20 pinos para expansão.

Projetos derivados

Sputinik: O projeto Sputinik é um sistema para localização em tempo real dentro de construções usando a tag OpenBeacon.

A tag OpenBeacon é usada em combinação com 25 estações base(interrogators) para facilitar a localização. As tags quadros aleatoriamente com diferentes níveis de potência. Se o pacote for recebido por uma ou mais estações base é possível se ter uma ideia sobre a sua localização.

As estações base não exploram diferenças de tempo ou triangulação e sim apenas a força do sinal para fazer o posicionamento.

A saída das estações base é introduzida no Chaos Positionig System(CPS), queprove uma maneira mais alto nível e abstrata de manter e distribuir as informações de posicionamento.

Blinkenlights: Em Toronto 960 janelas foram iluminadas individualmente em duas construções separadas e a instalação de conexões cabeadas precisavam ser evitadas devido a manutenção, para que isso fosse possível foram criados dois dispositivos:

WDMI: Em cada lampada relevante da construção foi instalado um wireless dimmer(WDMI). O propósito era receber uma informação através da rede sem fio e desligar ou ligar a lampada através da técnica de controle de fase.

O dimmer foi feito com base em um Atmel ARM SAM7S como processador e um NRF24L01 HF(High Frequence) para comunicação RF.

WMCU: O Wireless Matrix Control Unit(WMCU) é um dispositivo feito com base em um processador Atmel ARM SAM7X feito para a instalação do Blinkenlights, possui uma interface Ethernet em um lado e um openBeacon RF do outro. Para a comunicação RF assim como no WDMI foi utilizado um NRF24L01 HF.

O WMCU tem uma lista interna de até 32 lampadas que pode controlar e possui a linha, a coluna e o endereço mac do dimmer de cada uma delas. Quando um pacote UDP contendo as informações da imagem a ser exibida é recebida pelo firmware a informação de cada pixel individual é dividida para cada lampada relevante para então ser extraída e envida em brodcast para todos os dimmers.

Na instalação do Bliinkenlights em Toronto cada um dos 36 andares foi instalado um WMCU conectado a rede Ethernet controlando 22 ou 30 lampadas. Para cada lampada foi instalado um dimmer wirelles configurado para um pixel em uma posição especifica na matriz global assim o dimmer saberia quando piscar.