プログラマブルデバイスを用いたワイヤレス通信・制御実験システムの開発

利用可编程器件的无线通信与控制实验系统的开发

• 批准号: 21921003
• 负责人: 阿部 茂樹
• 金额: $ 0.36万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21921003/
• 关键词: 近距離無線技術; プログラマブルデバイス; 多対多通信

研究目的:本研究では、Zigbeeなどの近距離無線技術と再構成型デバイスを用いて多対多通信が可能な無配線ネットワークシステムなどの構築を通して、今後の情報化社会の基盤技術になると考えられる技術的な知識を学生が容易に習得できる実験環境を整備することを目的とした。研究方法:1.従来から行われているRS-232やUSBなどのシリアル通信方式のプロトコルを理解し、FPGA(Field-Programmable Gate Array)に組み込む通信ドライバをHDL(Hardware Descriprion Language)を用いて作成するとともにシミュレータによる論理動作確認を行った。2.作成した通信ドライバを用いて、実際にFPGAとPC(パーソナルコンピュータ)との有線通信およびZigbeeモジュールを用いて無線通信の1対1での動作実験を行い、通信ドライバが正常動作であることを確認した。3.1対多および多対多通信を実現するために、通信フォーマット変更による通信ドライバの改良を行い、PCからのブロードキャスト信号を複数のFPGAモジュールが同時に受信できるか、また、多対多通信を可能にするため各FPGAモジュールが処理条件によって送信相手先モジュールを任意に選択し同時に送受信できるか実験を通して動作確認を行った。研究成果:今回は、Zigbee無線モジュールを用いて1対1、1対多、多対多通信全てを可能とする小規模、低速ではあるが無配線ネットワーク実験システムを構築した。1対1通信の場合は従来のシリアル通信ドライバを使うことで実現できるが、1対多、多対多通信の場合は送信者が送信相手を自由に指定できることや受信側も自分宛てに来たデータなのかを判別する必要がある。このため通信フォーマットについて考慮し、データ送受信時のオーバヘッドをできるだけ軽減するように工夫し、効率的な通信ができるように実験システムを開発することができた。このシステムでは、ニューラルネットワークをはじめとする様々なシミュレータとしても利用でき、有効活用するためにシステムに関する操作説明や各技術に関係するマニュアルを作成し実験の理解度を向上させるように努めた。これにより、通信やプログラマブルデバイス開発技術はもとより様々な分野で応用できる分散システムやネットワークシステム構築の基礎を学習することも可能となると考えられる。この成果は、自然科学研究機構生理学技術研究会の奨励研究採択シンポジウムにて発表を行っている。

Objective: This study aims to explore the application of Zigbee short range wireless technology and reconfiguration technology in multi-pair multi-communication, to facilitate the construction of wireless communication systems, and to improve the knowledge of technology in the future information society. Research methods:1. RS-232 and USB are used to understand the communication mode, FPGA(Field-Programmable Gate Array) is used to organize the communication mode, HDL(Hardware Description Language) is used to make the logic operation confirmation. 2. Make sure that the 1-to-1 operation of the wireless communication is in progress and that the communication is in normal operation. 3.1 Multiple pairs of multi-communications are implemented, communications are changed, communications are improved, PC is transmitted, and signals are received simultaneously by a plurality of FPGAs. Each FPGA is capable of processing conditions for transmission and reception. Research results: Zigbee wireless communication system can be used in 1-to-1, 1-to-many, and multi-to-many communication systems with small scale and low speed without distribution. In case of 1-to-1 communication, it is necessary to determine whether the sender is free to specify the sender in case of 1-to-1 communication, or in case of 1-to-many or multi-to-many communication. This communication takes into account the time and efficiency of sending and receiving messages. This system is as simple and easy to use as the Internet station. We strive to create a better understanding of the operating instructions and the relationship between various technologies related to the system so that it can be used effectively. This is the first time that we've had a chance to learn from each other. The results of this research were developed by the Institute of Physiology and Technology, a natural science research institution.