LiFi komunikácia: 6 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:59

V tomto návode sa naučíte, ako implementovať komunikáciu LiFi (vysielač a prijímač) na softvérovej a hardvérovej úrovni.

Krok 1: Zhromaždite komponenty

Veci, ktoré budete potrebovať:

-Arduino a Zedboard

-osciloskop

-Rezistory: 8 k ohm, 1 k2 ohm, 1 k ohm, 220 ohm a 27 ohm.

-opamp, kondenzátor, zenerdioda, fotodióda, LED diódy a chlebové platne.

Krok 2: Budovanie dizajnu

Na obrázku je uvedená schéma pre prijímač.

Najprv pripojte anódu (záporný pól) fotodiódy k 3,3 V (Vcc), katódu (kladný pól) k zemi cez odpor 8 k2 ohmov. Pripojte katódu aj k kladnému pólu vášho operačného zosilňovača, ktorý bude slúžiť na zosilnenie signálu. Používame negatívnu spätnú väzbu, takže pripojte 2 odpory k zápornému pólu operačného zosilňovača, 1 (1k2 ohm) ide na výstup operačného zosilňovača, druhý (220 ohm) ide na zem. Aby ste chránili svoj GPIO pin, zapojte do zeme obrátenú predpätú zenerovú diódu 3,3 V s odporom 1 k2 ohm. Výstup operačného zosilňovača je potrebné pripojiť k pinu GPIO.

Vysielač sa skladá iba z jedného odporu 27 ohmov a série LED. Jeden koniec smeruje k GPIOpin a druhý k uzemneniu, pričom sa uistite, že krátka časť LED diódy je pripojená k zemi.

Ak návrhy fungujú, môžete na to vyrobiť PCB. Na doske plošných spojov sme skombinovali vysielač a prijímač na jednej doske, aby sme nakoniec mohli odosielať údaje dvoma smermi. Schémy DPS môžete vidieť aj na obrázkoch pre prijímač a vysielač.

Krok 3: Testovanie dizajnu

Pomocou osciloskopu skontrolujte konštrukciu, pretože okolité svetlo a rozdiel vo fotodiódach môžu poskytovať odlišné výsledky vo výstupnom signáli.

Pripojte vysielač k arduinu a generujte štvorcovú vlnu s požadovanou frekvenciou. LED diódu vysielača umiestnite blízko fotodiódy.

Pripojte jednu sondu k kladnému pólu operačného zosilňovača, druhú k výstupu vášho operačného zosilňovača. Ak je váš výstupný signál príliš slabý, je potrebné zmeniť odpory negatívnej spätnej väzby (1 k2 ohm, 220 ohm). Máte na výber 2 možnosti: zvýšenie odporu 1 k2 ohm alebo zníženie odporu 220 ohmov. Ak je výstup príliš vysoký, urobte opak.

Ak je všetko v poriadku, pokračujte ďalším krokom.

Krok 4: Získanie všetkého potrebného softvéru

Na obrázku sú vidieť rôzne kroky kódovania na implementáciu LiFi. Na dekódovanie je potrebné rovnaké kroky vykonať opačne.

Na tento projekt sú potrebné niektoré knižnice, sú zahrnuté v daných súboroch a tu sú odkazy na úložisko github:

-Reed-Solomon:

-Konvolučný kodér:

Aby súbory urobili to, čo chceme, urobili sme v nich určité úpravy, takže je potrebné použiť našu verziu knižníc, ktoré sú súčasťou súborov.

Po konvolučnom kódovači je potrebný posledný krok kódovania, manchesterské kódovanie. Údaje z konvolučného kodéra sú odoslané do vyrovnávacej pamäte fifo. Tento buffer je načítaný v PL časti zedboardu, projekt je zaradený do súboru 'LIFI.7z'. V rámci projektu si môžete vytvoriť svoj vlastný bitový tok pre zedboard alebo môžete použiť iba poskytovaný bitový tok. Ak chcete použiť tento bitový tok, musíte najskôr nainštalovať Xillinux 2.0 na zedboard. Vysvetlenie, ako to urobiť, je uvedené na webovej stránke Xillybus.

Krok 5: Vytvorte spustiteľné súbory

Je potrebné vytvoriť dva samostatné spustiteľné súbory, jeden pre vysielač a jeden pre prijímač. Aby ste to urobili, na zedboarde je potrebné vykonať nasledujúce príkazy:

- Vysielač: g ++ ReedSolomon.cpp Interleaver.cpp viterbi.cpp Transmission.cpp -o vysielač

- Prijímač: g ++ ReedSolomon.cpp Interleaver.cpp viterbi.cpp Receiver.cpp -o prijímač

Krok 6: Testovanie všetkého

Pripojte vysielač k pinu JD1_P a prijímač k pinu JD1_N na zedboarde. Ak chcete zmeniť štandardné piny, uistite sa, že ste zmenili súbor obmedzení.

Ak chcete vyskúšať, či všetko funguje, otvorte 2 okná terminálu v časti PS. Na jednom termináli najskôr vykonajte prijímaciu časť. Potom spustite časť vysielača v druhom okne terminálu.

Ak všetko pôjde tak, ako má, výsledok by mal byť rovnaký ako na obrázku vyššie.