LINK TẢI LUẬN VĂN MIỄN PHÍ CHO AE KET-NOI
báo cáo đồ án hệ thống nhúng đề tài hệ thống khóa cửa thông minh
Mục lục
Danh sách bảng biểu và hình ảnh..........................................................................4
Lời nói đầu............................................................................................................5 CHƯƠNG 1 : HỆ THỐNG KHÓA CỬA THÔNG MINH...................................6
1.1. Lịch sử phát triển của nhà thông minh...................................................6 1.2. Hệ thống khóa cửa thông minh...............................................................8
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÔNG NGHỆ.....................................11 2.1. Giải pháp kỹ thuật................................................................................11 2.1.1. Nhiệmvụcủahệthốngcửathôngminh............................................11 2.1.2. ThiếtkếtrênboardmạchChụplạisau...............................................11 2.1.3. Thiếtkếmạchđiện............................................................................11 2.2. Hệ điều hành FreeRTOS......................................................................11 2.2.1. HệđiềuhànhFreeRTOSlàgì?..........................................................11 2.2.2. TạisaophảisửdụnghệđiềuhànhFreeRTOS..................................12 2.3. Giới thiệu một số thiết bị dùng trong hệ thống khóa cửa thông minh...16 2.3.1. STM32F103C8T6.............................................................................16 2.3.2. NodeMCU........................................................................................19 2.3.4. KEYPAD..........................................................................................24 2.3.5. MànhìnhLCD20x4.........................................................................25
2.3.6. ĐộngcơservoSG90.........................................................................25 2.4. Các chuẩn giao thức sử dụng................................................................26
2.4.1. UART...............................................................................................26 2.4.2. SPI....................................................................................................28 2.4.3. I2C....................................................................................................29 2.4.4. AJAXtrênkitESP8266....................................................................31
CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ HỆ THỐNG KHÓA CỬA THÔNG MINH VÀ MÔ HÌNH ..........................................................................................................................33
3.1. Sơ đồ khối hệ thống khóa cửa thông minh................................................33
3.2. Ghép nối các khối.....................................................................................34 2
Phụ lục................................................................................................................36 TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................37
3
Danh sách bảng biểu và hình ảnh
Bảng 2.1: Các thông số chính ESP8266..............................................................21 Bảng 2.2: Hình ảnh thực tế của Esp8266............................................................21 Bảng 2.3: Các thông số chính của module RFID R305.......................................22 Bảng 2.4: Các thông số chính của thẻ RFID S50 13,56 MHz.............................23 Bảng 2.5: Các thông số chính của keypad 4x4....................................................24 Bảng 2.6: Các thông số chính của thẻ LCD 20x4................................................25 Bảng 2.7: Các thông số chính của động cơ servo SG90......................................26
Hình 1.1: Hệ thống Echo-IV phát triển bởi Jim Sutherland..................................6 Hình 1.2: Mô tả hệ thống mạng lưới sử dụng mạng không dây............................7 Hình 2.1: Mô hình tổng thể hệ thống khóa cửa thông minh................................11 Hình 2.2: Hệ thống sử dụng FreeRTOS..............................................................14 Hình 2.3: Trạng thái Task...................................................................................15
Hình 2.4: Sơ đồ chân Stm...................................................................................18 Hình 2.5:Hình ảnh thực tế stm32F103C8T6.......................................................18
Hình 2.6: Một số loại esp phổ biến.....................................................................19 Hình 2.7: Hình ảnh thực tế của module RFID RC522.........................................23 Hình 2.8: Một số hình ảnh thực tế của thẻ RFID S50 13,56 MHz.......................24 Hình 2.9: Hình ảnh thực tế của KeyPad 4x4.......................................................24 Hình 2.10: Hình ảnh thực tế của LCD 20x4........................................................25 Hình 2.11: Hình ảnh thực tế của động cơ servo SG90........................................26 Hình 2.12: UART Communication.....................................................................26 Hình 2.13: Sơ đồ chân......................................................................................... 28
Hình 2.14: Sơ đồ chân......................................................................................... 29
4
Lời nói đầu
Ngày nay, sự phát triển của khoa học công nghệ góp phần không nhỏ trong sự thay đổi và phát triển cuộc sống con người . Các thiết bị tự động hóa đã ngày càng xâm lấn vào trong sản xuất và thậm chí là cuộc sống sinh hoạt hằng ngày của con người . Do đó
một ngôi nhà thông minh không còn là mơ ước của con người nữa mà nó đã trở thành hiện thực . Qua báo chí, các phương tiện truyền thông chúng ta có thể thấy những mô
hình nhà thông minh ra đời .
Các mô hình nhà thông minh có nhiều sự khác biệt, nhưng đều nhằm vào những mục tiêu sau:
Tự động hóa hoạt động của ngôi nhà
Đảm bảo an ninh, an toàn cho ngôi nhà
Đem lại sự thoải mái cho người sử dụng
Cung cấp các dịch vụ giải trí chất lượng cao
Tăng hiệu suất của hệ thống, giảm mức tiêu thụ điện năng
Cung cấp khả năng giám sát và điều khiển tử xa
Với những kiến thức đã có, tui mong muốn thiết kế một ngôi nhà đáp ứng được tất cả những yêu cầu trên . Tuy nhiên do thời gian, sức lực và kinh phí còn hạn chế nên trong đề tài này, tui chỉ tìm hiểu về việc đảm bảo an ninh, an toàn cho ngôi nhà mà cụ thể là thực hiện thiết kế “hệ thống khóa cửa thông minh sử dụng kit Stm32f103c8t6 trên hệ điều hành FreeRTOS” .
Nội dung của đồ án gồm có 3 chương:
CHƯƠNG: HỆ THỐNG KHÓA CỬA THÔNG MINH
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÔNG NGHỆ
CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ HỆ THỐNG KHÓA CỬA THÔNG MINH VÀ MÔ HÌNH
5
CHƯƠNG 1 : HỆ THỐNG KHÓA CỬA THÔNG MINH
1.1. Lịch sử phát triển của nhà thông minh
Tiền đề cho hệ thống nhà thông minh chính là thiết bị điều khiển từ xa không
dây . Được giới thiệu năm 1898 bởi Nikola Tesla, khi đó ông đã điều khiển mô hình thu nhỏ của một chiếc thuyền bằng cách gửi đi sóng radio qua điều khiển từ xa .
Thế kỷ 20 bắt đầu với sự phát triển bùng nổ của các thiết bị gia dụng, ví dụ như máy hút bụi chạy bằng động cơ (1901) và máy hút bụi chạy bằng điện (1907) . Hai
thập kỷ tiếp theo là một cuộc cách mạng thiết bị gia dụng, sự xuất hiện của tủ lạnh, máy sấy, máy giặt,... . Tuy nhiên, giá thành rất đắt đỏ và việc sở hữu những món hàng xa xỉ chỉ xuất hiện ở những gia đình giàu có .
Những năm 1930, ý tưởng về tự động hóa nhà ở được khơi gợi lên, nhưng phải đến năm 1966, hệ thống tự động hóa căn nhà đầu tiên mang tên EchoIV mới được phát triển bởi Jim Sutherland . Hệ thống này giúp chủ nhà lên danh sách mua hàng, điều chỉnh nhiệt độ các phòng, bật và tắt các thiết bị gia dụng . Nhưng đáng tiếc là hệ thống này chưa bao giờ được bán ra thị trường.
Hình 1.1: Hệ thống Echo-IV phát triển bởi Jim Sutherland
6
Năm 1969, bếp máy tính Honeywell ra đời . Chức năng của sản phẩm này là tạo ra các công thức món ăn, nhưng chiếc bếp này đã không đạt được thành công về thương mại do giá thành quá đắt đỏ .
Bước ngoặt lớn đầu tiên đã xảy ra vào năm 1971 khi bộ vi xử lý ra đời, khiến cho giá các thiết bị điện tử giảm mạnh . Điều này cũng đồng nghĩa với việc mọi người có
khả năng được tiếp cận với công nghệ dễ dàng hơn . Nhờ có bước phát triển thần kì ấy, khái niệm "nhà thông minh" lần đầu tiên được đưa ra vào năm 1984 bởi Hội Liên Hiệp
Xây dựng Hoa Kỳ .
Hình 1.2: Mô tả hệ thống mạng lưới sử dụng mạng không dây
Trong suốt thập niên 90, công nghệ dành cho người cao tuổi đã là một chủ đề được tập trung nghiên cứu, trong đó người ta cố gắng kết hợp giữa kỹ thuật hiện đại và
khoa học về tuổi già để tạo ra các công nghệ phục vụ cho người cao tuổi . Chính sự tập trung nghiên cứu này cũng đóng góp vào việc phát triển các tiện nghi gia đình, thiết bị gia dụng, điện tử điện lạnh . Trong khoảng thời gian này, nhu cầu kết nối các thiết bị gia dụng cũng bắt đầu xuất hiện. Năm 1993, mạng lưới kết nối các thiết bị tại nhà không dây đầu tiên được xây dựng bởi Fujieda, mang đến bước phát triển lớn cho hệ thống không dây ngày nay... .
Đến cuối thể kỷ 20, thuật ngữ Domotics được sáng tạo và sử dụng để miêu tả việc
các sản phẩm đồ gia dụng được kết hợp với máy tính và robot, tạo thành một hệ thống và phối hợp để quản lý các công việc trong gia đình . Năm 1998, Ngôi nhà Thiên niên
7
kỷ (Integer millennium house) được mở cửa trưng bày. Căn nhà mẫu này minh họa cho việc một căn nhà có thể được tích hợp công nghệ như thế nào, với các hệ thống sưởi ấm, quản lý đất trồng, các thiết bị an ninh, chiếu sáng và cửa đều được điều khiển tự động .
Mười năm sau, khi mạng Internet phát triển mạnh mẽ và trở nên phổ biến, người ta bắt đầu đi vào nghiên cứu để tìm ra cách kết nối hệ thống điều khiển tự động hóa
căn nhà với mạng Internet . Hiroshi Kanma và các đồng sự đã đề xuất việc hệ thống được điều khiển thông qua bluetooth vào năm 2003 . Năm 2006, hệ thống mạng lưới
phức hợp các sản phẩm gia dụng được giới thiệu . Mạng lưới này sử dụng bluetooth hay mạng điện thoại để gửi dữ liệu cho nhà cung cấp và truyền dẫn trở về căn nhà của người sử dụng . Bằng cách thức này, người dùng có thể điểu khiển các thiết bị trong nhà kể cả khi ở bên ngoài.
Khi các thiết bị công nghệ dần có giá thành rẻ hơn, chúng cũng được tích hợp nhiều hơn vào căn nhà của chúng ta . Cùng với sự phổ biến ấy, ngày càng có nhiều công ty đầu tư vào việc nghiên cứu nâng cấp và phát triển các công nghệ này để chúng
hoạt động hiệu quả hơn và có giá thành hấp dẫn hơn với người dùng .
Hiện nay, công nghệ tự động hóa nhà ở xuất hiện gần như khắp mọi nơi, chúng ta
thậm chí đôi khi còn chẳng nhận ra . Giờ đây, rất nhiều người trong chúng ta đã có thể điều khiển ti vi, hệ thống sưởi, chuông báo động, đèn chiếu sáng, cửa ra vào từ điện thoại thông minh và các bộ điều khiển . Với sự phát triển như vũ bão này, có thể nói rằng những bước tiến này làm thay đổi công nghệ nhà thông minh, trong tương lai sẽ không còn bất kỳ giới hạn nào ngoài chính trí tưởng tượng của con người .
1.2. Hệthốngkhóacửathôngminh
Một căn nhà “thông minh” cần thông minh ngay từ thềm cửa . Một chiếc
khóa thông minh sẽ dẫn lối vào tiện nghi trong cuộc sống thường ngày của mỗi người . Khóa cửa thông minh là một thiết bị cơ điện có tác dụng thực hiện các nhiệm vụ mở/khóa khóa cho cửa khi nhận được lệnh từ một thiết bị được xác thực, sử dụng kết
nối không dây với một khóa mã để thực hiện quá trình xác nhận .
Cũng như khóa cửa truyền thống, khóa cửa thông minh bao gồm hai bộ phận là ổ khóa và chìa khóa . Tuy nhiên, chìa khóa ở khóa thông minh không tồn tại ở dạng vật chất, mà nó nằm trong ứng dụng của điện thoại thông minh, thẻ từ hay cảm biến sinh trắc học (như vân tay, võng mạc, giọng nói, ...) . Với những loại khóa đơn giản hơn, “chìa khóa” có thể đơn giản là một đoạn mã số . Khóa cửa thường được gắn trực tiếp
vào ổ khóa thường, bao gồm các bộ phận thu và phát tín hiệu, cũng như thiết bị mở và khóa chốt .
8
Các hệ thống khóa cửa thông minh được sử dụng phổ biến hiện nay là:
Khóa vân tay: Hệ thống này cho phép vân tay của người sử dụng được mã hóa trên thiết bị và chỉ khi có bàn tay đó đặt vào thì khóa mới tự động mở ( chức năng này có thể được phát triển thêm trong đề tài này )
Khóa mật mã: Là loại khóa dùng mật mã thay cho chìa khóa để mở cửa
Khóa bằng thẻ RFID: RFID là viết tắt của cụm từ Radio Frequency
Identification, là công nghệ nhận dạng các đối tượng dựa trên bước sóng vô tuyến
Không chỉ thực hiện thao tác đóng hay mở cửa, khóa thông minh còn cho phép chủ nhân căn nhà có thể tạo quyền cho bạn bè, người thân hay những người khác mở được khóa để vào nhà bằng chìa khóa ảo . Chiếc chìa khóa ảo này có thể được gửi đi qua e-mail, hay tin nhắn SMS . Nắm được mã khóa trong tay, người nhận có thể mở được cửa nhà vào những thời điểm đã được chủ nhà chỉ định.
Khóa cửa thông minh còn có thể chấp nhận hay từ chối quyền truy nhập từ xa thông qua ứng dụng điện thoại . Một vài chiếc khóa được cài đặt sẵn wifi để thực hiện các hoạt động giám sát như thông báo cho chủ nhà khi có người vào nhà hay truyền đi hình ảnh từ camera về người ra vào.
Ngoài ra, còn có rất nhiều chức năng, tiện ích khác được các nhà sản xuất phát minh và ứng dụng vào sản phẩm khóa thông minh theo những cách khác nhau: đèn LED để sử dụng trong bóng tối, quét mã vân tay, quét võng mạc, tích hợp chuông báo động,...
Khóa cửa thông minh đem lại nhiều tiện nghi và yên tâm cho các hộ gia đình và nơi công sở . Việc sử dụng khóa thông minh giúp tiết kiệm thời gian và công sức theo nhiều cách khác nhau:
Một trong những tiện ích dễ thấy nhất là tránh được việc làm mất chìa khóa. Chìa khóa thường tương đối nhỏ gọn nhưng cũng vì thế nên dễ bị rơi, mất . Với khóa thông minh, người dùng chỉ cần nhớ được mật mã, hay thậm chí không cần nhớ mã số sử dụng ổ khóa có nhận dạng vân tay.
Với khóa thông minh, người dùng không cần mất thời gian và tiền bạc làm thêm bản sao chìa khóa . Tất cả những gì cần làm chỉ đơn giản là chia sẻ mã khóa qua điện thoại hay e-mail.
Thao tác nhanh chóng, thuận tiện . Người dùng sẽ không phải vật lộn với một ổ khóa đã cũ trong khi đang vội vã, hay tìm cách xoay xở khi đang phải mang vác
nhiều đồ đạc.
9
Ngoài
những tiện ích trên, khóa thông minh cũng tiềm ẩn những rủi ro như:
Do không cần tác động vật lý nhiều như khóa truyền thống nên ổ khóa thông minh thường bền hơn.
Tự động khóa khi cửa đóng.
Hoạt động với nguồn điện riêng.
Một vài loại khóa thông minh giúp người dùng có thể kiểm soát, xem được hình
ảnh và lưu trữ dữ liệu về người ra vào, do đó có thể kiểm soát tình trạng an ninh
của căn hộ và tòa nhà.
Thiết kế sang trọng, đa dạng, phù hợp với nhiều phong cách kiến trúc khác
nhau.
Dễ dàng thiết lập, cài đặt loại mã khóa phù hợp.
Dễ dàng quản lý đối với những tòa nhà, trung tâm lớn.
Với những loại khóa dùng mã số, mã khóa có thể dễ bị tiết lộ hay bị phá mã.
Chi phí lắp đặt và bảo trì tương đối cao.
Với các hệ thống khóa cửa của các tòa nhà, trung tâm lớn, do khóa được vận
hành trên hệ thống máy chủ tự động nên có thể tiềm tàng rủi ro máy chủ bị xâm
nhập.
Để duy trì tính an toàn và bảo mật, khóa cửa thông minh cần liên tục được bảo
trì và nâng cấp để chống lại xâm nhập.
Mặc dù có những rủi ro nhất định, khóa cửa thông minh chắc chắn vẫn sẽ được
sử dụng trong tương lai . Trong những năm tiếp theo, việc sử dụng khóa cửa thông minh như khóa vân tay, khóa dùng thẻ, khóa mã số sẽ dần thay thế cách khóa truyền thống do chức năng vượt trội trong việc đảm bảo giám sát ra vào ở mức độ cao nhất cho các khu vực cần có sự kiểm soát ra vào chặt chẽ.
10
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÔNG NGHỆ 2.1. Giải pháp kỹ thuật
Từ việc phân tích bài toán thiết kế hệ thống khóa cửa thông minh, Em đưa ra những giải pháp chung và ý tưởng thiết kế cho hệ thống khóa cửa thông minh như sau
2.1.1. Nhiệm vụ của hệ thống cửa thông minh
Hệ thống cửa thông minh cần thực hiện những nhiệm vụ sau:
Tự động khóa sau khi mở
Sử dụng đồng thời loại “chìa khóa thông minh” là thẻ RFID và KeyPad cùng
với đó là điều khiển mở cửa qua web
Có thể mở/đóng cửa từ phía trong
Có hệ thống còi báo động khi nhập đúng mật khẩu
Đèn led báo hiệu trạng thái cửa .
2.1.2.
Thiết kế trên board mạchChụp lại sau
Hình 2.3: Mô hình tổng thể hệ thống khóa cửa thông minh
Từ những nhiệm vụ đã đưa ra cho hệ thống cửa thông minh, Em lựa chọn thiết kế như sau:
Hệ thống khóa cửa gồm 2 phần:
Phần A (gồm các khối Input như khối đọc thẻ RFID, khối điều khiển KeyPad (và điều khiển qua webserver ).?)
Phần B (gồm Output, khối hiển thị đèn cảnh báo,LCD 20x4). 2.1.3. Thiết kế mạch điện
Cả hệ thống dựa trên nguồn điện do cáp USB cấp cho STM32F103C8T6 . Khối điều khiển trung tâm hoạt động ổn định và tốc độ xử lý đạt yêu cầu .
Dựa vào các phân tích trên, chúng em đưa ra các lựa chọn sau:
Sử dụng STM32F103C8T6 làm khối điều khiển trung tâm .
Sử dụng ESP8266 để nhận tín hiện qua Webserver và truyền qua
STM32F103C8T6 xử lý.
RFID và KeyPad được xử lý trực tiếp trên kit STM32F103C8T6 .
2.2. Hệ điều hành FreeRTOS
2.2.1. Hệ điều hành FreeRTOS là gì?
11
FreeRTOS được sở hữu, phát triển và duy trì bởi Real Time Engineers Ltd. Real Time Engineers Ltd. đã hợp tác chặt chẽ với chip hàng đầu thế giới các công ty trong hơn một thập kỷ qua để cung cấp những phần mềm chất lượng cao hoàn toàn miễn phí. FreeRTOS lý tưởng phù hợp với các ứng dụng thời gian thực được nhúng trên các vi điều khiển hay vi xử lý nhỏ. Loại ứng dụng này thường bao gồm một hỗn hợp
cả yêu cầu thời gian thực cứng và mềm.
FreeRTOS là một nhân thời gian thực (hay bộ lập lịch thời gian thực) trên đó được nhúng các ứng dụng có thể được xây dựng để đáp ứng các yêu cầu thời gian thực
khó của họ. Nó cho phép các ứng dụng được được tổ chức như một tập hợp các luồng thực thi độc lập. Trên bộ xử lý chỉ có một lõi, chỉ một luồng duy nhất có thể được thực thi bất kỳ lúc nào. Kernel quyết định cái nào luồng sẽ được thực thi bằng cách kiểm tra mức độ ưu tiên được gán cho mỗi luồng bởi người thiết kế ứng dụng. Trong trường hợp đơn giản nhất, nhà thiết kế ứng dụng có thể chỉ định cao hơn mức độ ưu tiên cho các luồng thực hiện các yêu cầu khó theo thời gian thực và mức độ ưu tiên thấp hơn cho các luồng thực hiện các yêu cầu thời gian thực mềm. Điều này sẽ đảm bảo rằng các chuỗi thời gian thực khó luôn được thực thi trước các luồng thời gian thực mềm,
nhưng các quyết định phân công ưu tiên thì không luôn đơn giản như vậy. 2.2.2. Tại sao phải sử dụng hệ điều hành FreeRTOS
Có nhiều kỹ thuật được thiết lập tốt để viết phần mềm nhúng tốt mà không cần sử dụng kernel, và nếu hệ thống được phát triển đơn giản, thì các kỹ thuật này có thể
là giải pháp thích hợp nhất. Trong những hệ thống phức tạp hơn, có khả năng là sử dụng kernel sẽ tốt hơn.
Như đã được mô tả, task priority có thể giúp đảm bảo ứng dụng đáp ứng được quá trình xử lý của nó thời hạn, nhưng một kernel cũng có thể mang lại những lợi ích khác ít rõ ràng hơn. Một số trong số này được liệt kê rất ngắn gọn bên dưới:
Abstracting away timing information
Khả năng bảo trì/Khả năng mở rộng
Modun hóa các tác vụ
Dễ dàng phát triển bởi đội nhóm
Dễ dàng kiểm thử
Tái sử dụng code
Tăng hiệu suất
Quản lý năng lượng
Xử lý ngắt linh hoạt
2.2.3.Các chức năng của hệ điều hành FreeRTOS
12
FreeRTOS cung cấp các chức năng như sau:
Pre-emptive or co-operative operation
Very flexible task priority assignment
Flexible, fast and light weight task notification mechanism
Queues
Binary semaphores
Counting semaphores
2.2.4.Các khái niệm trong hệ điều hành FreeRTOS Kernel – Nhân
Kernel hay còn gọi là Nhân có nhiệm vụ quản lý và điều phối các Task. Mọi sự kiện (Even) như ngắt, Timer, data truyền tới... đều qua Kernel xử lý để quyết định
xem nên làm gì tiếp theo.Thời gian xử lý của Kernel thường rất nhanh nên độ trễ rất thấp.
Mutexes
Recursive Mutexes
Software timers
Event groups
Tick hook functions
Idle hook functions
Stack overflow checking
Trace recording
Optional commercial licensing and support
Full interrupt nesting model (for some architectures)
A tick-less capability for extreme low power applications
Software managed interrupt stack when appropriate (this can Giúp save RAM)
Task run-time statistics gathering
13
Hình 2.4: Hệ thống sử dụng FreeRTOS
Task – Tác vụ
Bạn cứ tưởng tượng một chương trình là một công ty, với ông to nhất là Giám
đốc – Kernel. Ông này chỉ điều hành và chả biết nghiệp vụ gì cả, để thực hiện các nghiệp vụ khác nhau, công ty đó cần các nhân viên. Và các nhân viên đó gọi là các Task.
Nói đơn giản, Task là một đoạn chương trình thực thi một hay nhiều vấn đề gì đó, được Kernel quản lý.Kernel sẽ quản lý việc chuyển đổi giữa các task, nó sẽ lưu lại ngữ cảnh của task sắp bị hủy và khôi phục lại ngữ cảnh của task tiếp theo bằng cách:
Kiểm tra thời gian thực thi đã được định nghĩa trước (time slice được tạo ra bởi ngắt systick)
Khi có các sự kiện unblocking một task có quyền cao hơn xảy ra (signal, queue,
semaphore,...)
Khi task gọi hàm Yield() để ép Kernel chuyển sang các task khác mà không
phải chờ cho hết time slice
Khi khởi động thì kernel sẽ tạo ra một task mặc định gọi là Idle Task.
Task States – Trạng thái Task
Một task trong RTOS thường có các trạng thái như sau
14
MOSI (đầu ra master / đầu vào slave) - đường truyền cho master gửi dữ liệu đến slave.
MISO (đầu vào master / đầu ra slave) - đường cho slave gửi dữ liệu đến master.
SCLK (clock) - đường cho tín hiệu xung nhịp.
SS / CS (Slave Select / Chip Select) - đường cho master chọn slave nào để gởi
Các bước truyền dữ liệu SPI
Master ra tín hiệu xung nhịp.
Master chuyển chân SS / CS sang trạng thái điện áp thấp, điều này sẽ kích hoạt
slave.
Master gửi dữ liệu từng bit một tới slave dọc theo đường MOSI. Slave đọc các
bit khi nó nhận được.
đường MISO. Master đọc các bit khi nó nhận được
Nếu cần phản hồi, slave sẽ trả lại dữ liệu từng bit một cho maste
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
báo cáo đồ án hệ thống nhúng đề tài hệ thống khóa cửa thông minh
Mục lục
Danh sách bảng biểu và hình ảnh..........................................................................4
Lời nói đầu............................................................................................................5 CHƯƠNG 1 : HỆ THỐNG KHÓA CỬA THÔNG MINH...................................6
1.1. Lịch sử phát triển của nhà thông minh...................................................6 1.2. Hệ thống khóa cửa thông minh...............................................................8
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÔNG NGHỆ.....................................11 2.1. Giải pháp kỹ thuật................................................................................11 2.1.1. Nhiệmvụcủahệthốngcửathôngminh............................................11 2.1.2. ThiếtkếtrênboardmạchChụplạisau...............................................11 2.1.3. Thiếtkếmạchđiện............................................................................11 2.2. Hệ điều hành FreeRTOS......................................................................11 2.2.1. HệđiềuhànhFreeRTOSlàgì?..........................................................11 2.2.2. TạisaophảisửdụnghệđiềuhànhFreeRTOS..................................12 2.3. Giới thiệu một số thiết bị dùng trong hệ thống khóa cửa thông minh...16 2.3.1. STM32F103C8T6.............................................................................16 2.3.2. NodeMCU........................................................................................19 2.3.4. KEYPAD..........................................................................................24 2.3.5. MànhìnhLCD20x4.........................................................................25
2.3.6. ĐộngcơservoSG90.........................................................................25 2.4. Các chuẩn giao thức sử dụng................................................................26
2.4.1. UART...............................................................................................26 2.4.2. SPI....................................................................................................28 2.4.3. I2C....................................................................................................29 2.4.4. AJAXtrênkitESP8266....................................................................31
CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ HỆ THỐNG KHÓA CỬA THÔNG MINH VÀ MÔ HÌNH ..........................................................................................................................33
3.1. Sơ đồ khối hệ thống khóa cửa thông minh................................................33
3.2. Ghép nối các khối.....................................................................................34 2
Phụ lục................................................................................................................36 TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................37
3
Danh sách bảng biểu và hình ảnh
Bảng 2.1: Các thông số chính ESP8266..............................................................21 Bảng 2.2: Hình ảnh thực tế của Esp8266............................................................21 Bảng 2.3: Các thông số chính của module RFID R305.......................................22 Bảng 2.4: Các thông số chính của thẻ RFID S50 13,56 MHz.............................23 Bảng 2.5: Các thông số chính của keypad 4x4....................................................24 Bảng 2.6: Các thông số chính của thẻ LCD 20x4................................................25 Bảng 2.7: Các thông số chính của động cơ servo SG90......................................26
Hình 1.1: Hệ thống Echo-IV phát triển bởi Jim Sutherland..................................6 Hình 1.2: Mô tả hệ thống mạng lưới sử dụng mạng không dây............................7 Hình 2.1: Mô hình tổng thể hệ thống khóa cửa thông minh................................11 Hình 2.2: Hệ thống sử dụng FreeRTOS..............................................................14 Hình 2.3: Trạng thái Task...................................................................................15
Hình 2.4: Sơ đồ chân Stm...................................................................................18 Hình 2.5:Hình ảnh thực tế stm32F103C8T6.......................................................18
Hình 2.6: Một số loại esp phổ biến.....................................................................19 Hình 2.7: Hình ảnh thực tế của module RFID RC522.........................................23 Hình 2.8: Một số hình ảnh thực tế của thẻ RFID S50 13,56 MHz.......................24 Hình 2.9: Hình ảnh thực tế của KeyPad 4x4.......................................................24 Hình 2.10: Hình ảnh thực tế của LCD 20x4........................................................25 Hình 2.11: Hình ảnh thực tế của động cơ servo SG90........................................26 Hình 2.12: UART Communication.....................................................................26 Hình 2.13: Sơ đồ chân......................................................................................... 28
Hình 2.14: Sơ đồ chân......................................................................................... 29
4
Lời nói đầu
Ngày nay, sự phát triển của khoa học công nghệ góp phần không nhỏ trong sự thay đổi và phát triển cuộc sống con người . Các thiết bị tự động hóa đã ngày càng xâm lấn vào trong sản xuất và thậm chí là cuộc sống sinh hoạt hằng ngày của con người . Do đó
một ngôi nhà thông minh không còn là mơ ước của con người nữa mà nó đã trở thành hiện thực . Qua báo chí, các phương tiện truyền thông chúng ta có thể thấy những mô
hình nhà thông minh ra đời .
Các mô hình nhà thông minh có nhiều sự khác biệt, nhưng đều nhằm vào những mục tiêu sau:
Tự động hóa hoạt động của ngôi nhà
Đảm bảo an ninh, an toàn cho ngôi nhà
Đem lại sự thoải mái cho người sử dụng
Cung cấp các dịch vụ giải trí chất lượng cao
Tăng hiệu suất của hệ thống, giảm mức tiêu thụ điện năng
Cung cấp khả năng giám sát và điều khiển tử xa
Với những kiến thức đã có, tui mong muốn thiết kế một ngôi nhà đáp ứng được tất cả những yêu cầu trên . Tuy nhiên do thời gian, sức lực và kinh phí còn hạn chế nên trong đề tài này, tui chỉ tìm hiểu về việc đảm bảo an ninh, an toàn cho ngôi nhà mà cụ thể là thực hiện thiết kế “hệ thống khóa cửa thông minh sử dụng kit Stm32f103c8t6 trên hệ điều hành FreeRTOS” .
Nội dung của đồ án gồm có 3 chương:
CHƯƠNG: HỆ THỐNG KHÓA CỬA THÔNG MINH
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÔNG NGHỆ
CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ HỆ THỐNG KHÓA CỬA THÔNG MINH VÀ MÔ HÌNH
5
CHƯƠNG 1 : HỆ THỐNG KHÓA CỬA THÔNG MINH
1.1. Lịch sử phát triển của nhà thông minh
Tiền đề cho hệ thống nhà thông minh chính là thiết bị điều khiển từ xa không
dây . Được giới thiệu năm 1898 bởi Nikola Tesla, khi đó ông đã điều khiển mô hình thu nhỏ của một chiếc thuyền bằng cách gửi đi sóng radio qua điều khiển từ xa .
Thế kỷ 20 bắt đầu với sự phát triển bùng nổ của các thiết bị gia dụng, ví dụ như máy hút bụi chạy bằng động cơ (1901) và máy hút bụi chạy bằng điện (1907) . Hai
thập kỷ tiếp theo là một cuộc cách mạng thiết bị gia dụng, sự xuất hiện của tủ lạnh, máy sấy, máy giặt,... . Tuy nhiên, giá thành rất đắt đỏ và việc sở hữu những món hàng xa xỉ chỉ xuất hiện ở những gia đình giàu có .
Những năm 1930, ý tưởng về tự động hóa nhà ở được khơi gợi lên, nhưng phải đến năm 1966, hệ thống tự động hóa căn nhà đầu tiên mang tên EchoIV mới được phát triển bởi Jim Sutherland . Hệ thống này giúp chủ nhà lên danh sách mua hàng, điều chỉnh nhiệt độ các phòng, bật và tắt các thiết bị gia dụng . Nhưng đáng tiếc là hệ thống này chưa bao giờ được bán ra thị trường.
Hình 1.1: Hệ thống Echo-IV phát triển bởi Jim Sutherland
6
Năm 1969, bếp máy tính Honeywell ra đời . Chức năng của sản phẩm này là tạo ra các công thức món ăn, nhưng chiếc bếp này đã không đạt được thành công về thương mại do giá thành quá đắt đỏ .
Bước ngoặt lớn đầu tiên đã xảy ra vào năm 1971 khi bộ vi xử lý ra đời, khiến cho giá các thiết bị điện tử giảm mạnh . Điều này cũng đồng nghĩa với việc mọi người có
khả năng được tiếp cận với công nghệ dễ dàng hơn . Nhờ có bước phát triển thần kì ấy, khái niệm "nhà thông minh" lần đầu tiên được đưa ra vào năm 1984 bởi Hội Liên Hiệp
Xây dựng Hoa Kỳ .
Hình 1.2: Mô tả hệ thống mạng lưới sử dụng mạng không dây
Trong suốt thập niên 90, công nghệ dành cho người cao tuổi đã là một chủ đề được tập trung nghiên cứu, trong đó người ta cố gắng kết hợp giữa kỹ thuật hiện đại và
khoa học về tuổi già để tạo ra các công nghệ phục vụ cho người cao tuổi . Chính sự tập trung nghiên cứu này cũng đóng góp vào việc phát triển các tiện nghi gia đình, thiết bị gia dụng, điện tử điện lạnh . Trong khoảng thời gian này, nhu cầu kết nối các thiết bị gia dụng cũng bắt đầu xuất hiện. Năm 1993, mạng lưới kết nối các thiết bị tại nhà không dây đầu tiên được xây dựng bởi Fujieda, mang đến bước phát triển lớn cho hệ thống không dây ngày nay... .
Đến cuối thể kỷ 20, thuật ngữ Domotics được sáng tạo và sử dụng để miêu tả việc
các sản phẩm đồ gia dụng được kết hợp với máy tính và robot, tạo thành một hệ thống và phối hợp để quản lý các công việc trong gia đình . Năm 1998, Ngôi nhà Thiên niên
7
kỷ (Integer millennium house) được mở cửa trưng bày. Căn nhà mẫu này minh họa cho việc một căn nhà có thể được tích hợp công nghệ như thế nào, với các hệ thống sưởi ấm, quản lý đất trồng, các thiết bị an ninh, chiếu sáng và cửa đều được điều khiển tự động .
Mười năm sau, khi mạng Internet phát triển mạnh mẽ và trở nên phổ biến, người ta bắt đầu đi vào nghiên cứu để tìm ra cách kết nối hệ thống điều khiển tự động hóa
căn nhà với mạng Internet . Hiroshi Kanma và các đồng sự đã đề xuất việc hệ thống được điều khiển thông qua bluetooth vào năm 2003 . Năm 2006, hệ thống mạng lưới
phức hợp các sản phẩm gia dụng được giới thiệu . Mạng lưới này sử dụng bluetooth hay mạng điện thoại để gửi dữ liệu cho nhà cung cấp và truyền dẫn trở về căn nhà của người sử dụng . Bằng cách thức này, người dùng có thể điểu khiển các thiết bị trong nhà kể cả khi ở bên ngoài.
Khi các thiết bị công nghệ dần có giá thành rẻ hơn, chúng cũng được tích hợp nhiều hơn vào căn nhà của chúng ta . Cùng với sự phổ biến ấy, ngày càng có nhiều công ty đầu tư vào việc nghiên cứu nâng cấp và phát triển các công nghệ này để chúng
hoạt động hiệu quả hơn và có giá thành hấp dẫn hơn với người dùng .
Hiện nay, công nghệ tự động hóa nhà ở xuất hiện gần như khắp mọi nơi, chúng ta
thậm chí đôi khi còn chẳng nhận ra . Giờ đây, rất nhiều người trong chúng ta đã có thể điều khiển ti vi, hệ thống sưởi, chuông báo động, đèn chiếu sáng, cửa ra vào từ điện thoại thông minh và các bộ điều khiển . Với sự phát triển như vũ bão này, có thể nói rằng những bước tiến này làm thay đổi công nghệ nhà thông minh, trong tương lai sẽ không còn bất kỳ giới hạn nào ngoài chính trí tưởng tượng của con người .
1.2. Hệthốngkhóacửathôngminh
Một căn nhà “thông minh” cần thông minh ngay từ thềm cửa . Một chiếc
khóa thông minh sẽ dẫn lối vào tiện nghi trong cuộc sống thường ngày của mỗi người . Khóa cửa thông minh là một thiết bị cơ điện có tác dụng thực hiện các nhiệm vụ mở/khóa khóa cho cửa khi nhận được lệnh từ một thiết bị được xác thực, sử dụng kết
nối không dây với một khóa mã để thực hiện quá trình xác nhận .
Cũng như khóa cửa truyền thống, khóa cửa thông minh bao gồm hai bộ phận là ổ khóa và chìa khóa . Tuy nhiên, chìa khóa ở khóa thông minh không tồn tại ở dạng vật chất, mà nó nằm trong ứng dụng của điện thoại thông minh, thẻ từ hay cảm biến sinh trắc học (như vân tay, võng mạc, giọng nói, ...) . Với những loại khóa đơn giản hơn, “chìa khóa” có thể đơn giản là một đoạn mã số . Khóa cửa thường được gắn trực tiếp
vào ổ khóa thường, bao gồm các bộ phận thu và phát tín hiệu, cũng như thiết bị mở và khóa chốt .
8
Các hệ thống khóa cửa thông minh được sử dụng phổ biến hiện nay là:
Khóa vân tay: Hệ thống này cho phép vân tay của người sử dụng được mã hóa trên thiết bị và chỉ khi có bàn tay đó đặt vào thì khóa mới tự động mở ( chức năng này có thể được phát triển thêm trong đề tài này )
Khóa mật mã: Là loại khóa dùng mật mã thay cho chìa khóa để mở cửa
Khóa bằng thẻ RFID: RFID là viết tắt của cụm từ Radio Frequency
Identification, là công nghệ nhận dạng các đối tượng dựa trên bước sóng vô tuyến
Không chỉ thực hiện thao tác đóng hay mở cửa, khóa thông minh còn cho phép chủ nhân căn nhà có thể tạo quyền cho bạn bè, người thân hay những người khác mở được khóa để vào nhà bằng chìa khóa ảo . Chiếc chìa khóa ảo này có thể được gửi đi qua e-mail, hay tin nhắn SMS . Nắm được mã khóa trong tay, người nhận có thể mở được cửa nhà vào những thời điểm đã được chủ nhà chỉ định.
Khóa cửa thông minh còn có thể chấp nhận hay từ chối quyền truy nhập từ xa thông qua ứng dụng điện thoại . Một vài chiếc khóa được cài đặt sẵn wifi để thực hiện các hoạt động giám sát như thông báo cho chủ nhà khi có người vào nhà hay truyền đi hình ảnh từ camera về người ra vào.
Ngoài ra, còn có rất nhiều chức năng, tiện ích khác được các nhà sản xuất phát minh và ứng dụng vào sản phẩm khóa thông minh theo những cách khác nhau: đèn LED để sử dụng trong bóng tối, quét mã vân tay, quét võng mạc, tích hợp chuông báo động,...
Khóa cửa thông minh đem lại nhiều tiện nghi và yên tâm cho các hộ gia đình và nơi công sở . Việc sử dụng khóa thông minh giúp tiết kiệm thời gian và công sức theo nhiều cách khác nhau:
Một trong những tiện ích dễ thấy nhất là tránh được việc làm mất chìa khóa. Chìa khóa thường tương đối nhỏ gọn nhưng cũng vì thế nên dễ bị rơi, mất . Với khóa thông minh, người dùng chỉ cần nhớ được mật mã, hay thậm chí không cần nhớ mã số sử dụng ổ khóa có nhận dạng vân tay.
Với khóa thông minh, người dùng không cần mất thời gian và tiền bạc làm thêm bản sao chìa khóa . Tất cả những gì cần làm chỉ đơn giản là chia sẻ mã khóa qua điện thoại hay e-mail.
Thao tác nhanh chóng, thuận tiện . Người dùng sẽ không phải vật lộn với một ổ khóa đã cũ trong khi đang vội vã, hay tìm cách xoay xở khi đang phải mang vác
nhiều đồ đạc.
9
Ngoài
những tiện ích trên, khóa thông minh cũng tiềm ẩn những rủi ro như:
Do không cần tác động vật lý nhiều như khóa truyền thống nên ổ khóa thông minh thường bền hơn.
Tự động khóa khi cửa đóng.
Hoạt động với nguồn điện riêng.
Một vài loại khóa thông minh giúp người dùng có thể kiểm soát, xem được hình
ảnh và lưu trữ dữ liệu về người ra vào, do đó có thể kiểm soát tình trạng an ninh
của căn hộ và tòa nhà.
Thiết kế sang trọng, đa dạng, phù hợp với nhiều phong cách kiến trúc khác
nhau.
Dễ dàng thiết lập, cài đặt loại mã khóa phù hợp.
Dễ dàng quản lý đối với những tòa nhà, trung tâm lớn.
Với những loại khóa dùng mã số, mã khóa có thể dễ bị tiết lộ hay bị phá mã.
Chi phí lắp đặt và bảo trì tương đối cao.
Với các hệ thống khóa cửa của các tòa nhà, trung tâm lớn, do khóa được vận
hành trên hệ thống máy chủ tự động nên có thể tiềm tàng rủi ro máy chủ bị xâm
nhập.
Để duy trì tính an toàn và bảo mật, khóa cửa thông minh cần liên tục được bảo
trì và nâng cấp để chống lại xâm nhập.
Mặc dù có những rủi ro nhất định, khóa cửa thông minh chắc chắn vẫn sẽ được
sử dụng trong tương lai . Trong những năm tiếp theo, việc sử dụng khóa cửa thông minh như khóa vân tay, khóa dùng thẻ, khóa mã số sẽ dần thay thế cách khóa truyền thống do chức năng vượt trội trong việc đảm bảo giám sát ra vào ở mức độ cao nhất cho các khu vực cần có sự kiểm soát ra vào chặt chẽ.
10
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÔNG NGHỆ 2.1. Giải pháp kỹ thuật
Từ việc phân tích bài toán thiết kế hệ thống khóa cửa thông minh, Em đưa ra những giải pháp chung và ý tưởng thiết kế cho hệ thống khóa cửa thông minh như sau
2.1.1. Nhiệm vụ của hệ thống cửa thông minh
Hệ thống cửa thông minh cần thực hiện những nhiệm vụ sau:
Tự động khóa sau khi mở
Sử dụng đồng thời loại “chìa khóa thông minh” là thẻ RFID và KeyPad cùng
với đó là điều khiển mở cửa qua web
Có thể mở/đóng cửa từ phía trong
Có hệ thống còi báo động khi nhập đúng mật khẩu
Đèn led báo hiệu trạng thái cửa .
2.1.2.
Thiết kế trên board mạchChụp lại sau
Hình 2.3: Mô hình tổng thể hệ thống khóa cửa thông minh
Từ những nhiệm vụ đã đưa ra cho hệ thống cửa thông minh, Em lựa chọn thiết kế như sau:
Hệ thống khóa cửa gồm 2 phần:
Phần A (gồm các khối Input như khối đọc thẻ RFID, khối điều khiển KeyPad (và điều khiển qua webserver ).?)
Phần B (gồm Output, khối hiển thị đèn cảnh báo,LCD 20x4). 2.1.3. Thiết kế mạch điện
Cả hệ thống dựa trên nguồn điện do cáp USB cấp cho STM32F103C8T6 . Khối điều khiển trung tâm hoạt động ổn định và tốc độ xử lý đạt yêu cầu .
Dựa vào các phân tích trên, chúng em đưa ra các lựa chọn sau:
Sử dụng STM32F103C8T6 làm khối điều khiển trung tâm .
Sử dụng ESP8266 để nhận tín hiện qua Webserver và truyền qua
STM32F103C8T6 xử lý.
RFID và KeyPad được xử lý trực tiếp trên kit STM32F103C8T6 .
2.2. Hệ điều hành FreeRTOS
2.2.1. Hệ điều hành FreeRTOS là gì?
11
FreeRTOS được sở hữu, phát triển và duy trì bởi Real Time Engineers Ltd. Real Time Engineers Ltd. đã hợp tác chặt chẽ với chip hàng đầu thế giới các công ty trong hơn một thập kỷ qua để cung cấp những phần mềm chất lượng cao hoàn toàn miễn phí. FreeRTOS lý tưởng phù hợp với các ứng dụng thời gian thực được nhúng trên các vi điều khiển hay vi xử lý nhỏ. Loại ứng dụng này thường bao gồm một hỗn hợp
cả yêu cầu thời gian thực cứng và mềm.
FreeRTOS là một nhân thời gian thực (hay bộ lập lịch thời gian thực) trên đó được nhúng các ứng dụng có thể được xây dựng để đáp ứng các yêu cầu thời gian thực
khó của họ. Nó cho phép các ứng dụng được được tổ chức như một tập hợp các luồng thực thi độc lập. Trên bộ xử lý chỉ có một lõi, chỉ một luồng duy nhất có thể được thực thi bất kỳ lúc nào. Kernel quyết định cái nào luồng sẽ được thực thi bằng cách kiểm tra mức độ ưu tiên được gán cho mỗi luồng bởi người thiết kế ứng dụng. Trong trường hợp đơn giản nhất, nhà thiết kế ứng dụng có thể chỉ định cao hơn mức độ ưu tiên cho các luồng thực hiện các yêu cầu khó theo thời gian thực và mức độ ưu tiên thấp hơn cho các luồng thực hiện các yêu cầu thời gian thực mềm. Điều này sẽ đảm bảo rằng các chuỗi thời gian thực khó luôn được thực thi trước các luồng thời gian thực mềm,
nhưng các quyết định phân công ưu tiên thì không luôn đơn giản như vậy. 2.2.2. Tại sao phải sử dụng hệ điều hành FreeRTOS
Có nhiều kỹ thuật được thiết lập tốt để viết phần mềm nhúng tốt mà không cần sử dụng kernel, và nếu hệ thống được phát triển đơn giản, thì các kỹ thuật này có thể
là giải pháp thích hợp nhất. Trong những hệ thống phức tạp hơn, có khả năng là sử dụng kernel sẽ tốt hơn.
Như đã được mô tả, task priority có thể giúp đảm bảo ứng dụng đáp ứng được quá trình xử lý của nó thời hạn, nhưng một kernel cũng có thể mang lại những lợi ích khác ít rõ ràng hơn. Một số trong số này được liệt kê rất ngắn gọn bên dưới:
Abstracting away timing information
Khả năng bảo trì/Khả năng mở rộng
Modun hóa các tác vụ
Dễ dàng phát triển bởi đội nhóm
Dễ dàng kiểm thử
Tái sử dụng code
Tăng hiệu suất
Quản lý năng lượng
Xử lý ngắt linh hoạt
2.2.3.Các chức năng của hệ điều hành FreeRTOS
12
FreeRTOS cung cấp các chức năng như sau:
Pre-emptive or co-operative operation
Very flexible task priority assignment
Flexible, fast and light weight task notification mechanism
Queues
Binary semaphores
Counting semaphores
2.2.4.Các khái niệm trong hệ điều hành FreeRTOS Kernel – Nhân
Kernel hay còn gọi là Nhân có nhiệm vụ quản lý và điều phối các Task. Mọi sự kiện (Even) như ngắt, Timer, data truyền tới... đều qua Kernel xử lý để quyết định
xem nên làm gì tiếp theo.Thời gian xử lý của Kernel thường rất nhanh nên độ trễ rất thấp.
Mutexes
Recursive Mutexes
Software timers
Event groups
Tick hook functions
Idle hook functions
Stack overflow checking
Trace recording
Optional commercial licensing and support
Full interrupt nesting model (for some architectures)
A tick-less capability for extreme low power applications
Software managed interrupt stack when appropriate (this can Giúp save RAM)
Task run-time statistics gathering
13
Hình 2.4: Hệ thống sử dụng FreeRTOS
Task – Tác vụ
Bạn cứ tưởng tượng một chương trình là một công ty, với ông to nhất là Giám
đốc – Kernel. Ông này chỉ điều hành và chả biết nghiệp vụ gì cả, để thực hiện các nghiệp vụ khác nhau, công ty đó cần các nhân viên. Và các nhân viên đó gọi là các Task.
Nói đơn giản, Task là một đoạn chương trình thực thi một hay nhiều vấn đề gì đó, được Kernel quản lý.Kernel sẽ quản lý việc chuyển đổi giữa các task, nó sẽ lưu lại ngữ cảnh của task sắp bị hủy và khôi phục lại ngữ cảnh của task tiếp theo bằng cách:
Kiểm tra thời gian thực thi đã được định nghĩa trước (time slice được tạo ra bởi ngắt systick)
Khi có các sự kiện unblocking một task có quyền cao hơn xảy ra (signal, queue,
semaphore,...)
Khi task gọi hàm Yield() để ép Kernel chuyển sang các task khác mà không
phải chờ cho hết time slice
Khi khởi động thì kernel sẽ tạo ra một task mặc định gọi là Idle Task.
Task States – Trạng thái Task
Một task trong RTOS thường có các trạng thái như sau
14
MOSI (đầu ra master / đầu vào slave) - đường truyền cho master gửi dữ liệu đến slave.
MISO (đầu vào master / đầu ra slave) - đường cho slave gửi dữ liệu đến master.
SCLK (clock) - đường cho tín hiệu xung nhịp.
SS / CS (Slave Select / Chip Select) - đường cho master chọn slave nào để gởi
Các bước truyền dữ liệu SPI
Master ra tín hiệu xung nhịp.
Master chuyển chân SS / CS sang trạng thái điện áp thấp, điều này sẽ kích hoạt
slave.
Master gửi dữ liệu từng bit một tới slave dọc theo đường MOSI. Slave đọc các
bit khi nó nhận được.
đường MISO. Master đọc các bit khi nó nhận được
Nếu cần phản hồi, slave sẽ trả lại dữ liệu từng bit một cho maste
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
You must be registered for see links