Структурная схема модуля RC2200AT-SPPIO приведена на рисунке 1.
Модуль содержит приемопередатчик 802.15.4., управляющий микроконтроллер, UART, порты пользовательских вводов/выводов, встроенную антенну.

Рис .1. Структурная схема модуля RC2200AT-SPPIO

Основным отличием, делающим новый модуль уникальным в своем классе подобных устройств, является профиль поддержки последовательного порта и управления пользовательскими вводами/выводами (SPPIO — Serial Port Profile Input Output Mapping). Этот профиль относится к верхним пользовательским уровням (Application Profiles, Application framework) и обеспечивает связь оконечных устройств различного типа с ZigBee модулем.

Рис.2. Интерфейсы модуля RC2200AT-SPPIO

Другая важная отличительная черта модуля заключается в возможности его nпрограммирования и управления с помощью АТ – команд. Для RC2200AT-SPPIO имеется набор базовых команд, позволяющих реализовывать основные функции ZigBee модуля по программированию и пересылке данных.
Профиль SPPIO является совместной разработкой фирм Radiocrafts и Airbee Wireless. Данный профиль верхнего пользовательского уровня не является общепринятым и одобренным всеми членами «ZigBee Alliance». Профиль SPPIO это внутрифирменная разработка фирмы Airbee Wireless, базирующаяся на стеке протоколов «Airbee-stack». Пользовательский уровень разработан с использованием программного продукта «Airbee-ZNMS» (Network Management System), который представляет собой вариант стандартного протокола SNMP. Программное обеспечение «Airbee-ZNMS» предназначено для управления и контроля ZigBee - сетей конфигурации «Каждый с каждым». Это ПО также выполняет функции ZigBee - IP шлюза. Поэтому очень важной отличительной чертой нового модуля RC2200AT-SPPIO является возможность создания на его базе сетей конфигурации «Каждый с каждым» (mesh), без дополнительного программного обеспечения.
Пользовательский профиль SPPIO Radiocrafts-Airbee позволяет реализовать следующие функции:/
• прием/передачу данных в асинхронном режиме с буферизацией через UART;
• установку длины пакета, символа окончания или таймаута;
• связывание до 16 цифровых сигналов между двумя устройствами;
• связывание до 8 аналоговых сигналов между двумя устройствами;
• прием/передачу данных по событию, прерыванию или таймеру;
• адресацию пакетов на определенный узел;
• управление и программирование при помощи АТ-команд.

Для прикладных задач, связанных со сбором и обработкой данных, особый интерес представляют именно сети (mesh). Новый модуль RC2200AT-SPPIO может служить основой mesh - сетей, что предоставляет разработчикам уникальные возможности при проектировании сложных систем сбора и обработки информации от различных датчиков. В mesh - сетях можно оптимизировать маршрут и существенно сократить расстояние между узлами. Это свойство позволяет значительно улучшить качество связи и добиться сокращения энергопотребления. Например, сокращение расстояния между узлами в два раза позволяет снизить мощность передатчика в четыре раза. Таким образом можно добиться улучшения надежности связи только за счет увеличения количества узлов, не увеличивая при этом мощность передатчика. Характерной особенностью подобных сетей, построенных на базе модулей RC2200AT-SPPIO, является отсутствие внешнего контроллера, осуществляющего управление процессом передачи информации. В данном варианте его функции возлагаются на сами модули RC2200AT-SPPIO. В mesh – сетях используется принцип самоорганизации. Поэтому добавление для того, чтобы добавить в сеть новое устройство достаточно разместить его в зоне действия сети и подать на него питание. Сеть автоматически распознает новое устройство и добавит его в свою конфигурацию. Поэтому если обнаружится, что датчик находится слишком далеко от приемного устройства, достаточно прсто добавить между ними еще один узел.
Следует однако отметиь, что профиль SPPIO, являющийся собственной разработкой фирмы Airbee Wireless, не поддерживается другими ZigBee сетями, имеющими иные профилями верхнего уровня. Поэтому модуль RC2200AT-SPPIO не сможет передавать данные в зоне покрытия другой ZigBee – сети. Для стыковки с иными профилями ZigBee сетей необходимо дополнительное согласующее устройство, роль которого может выполнять координатор сети на базе RC2200AT-SPPIO модулей.
Модуль может быть запрограммирован для работы в конфигурации с восемью аналоговыми и восемью цифровыми вводами/выводами, либо с шестнадцатью цифровыми вводами/выводами. Логические уровни на линиях ввода/вывода соответствуют КМОП 3.0 В.
Асинхронный приемопередатчик модуля (UART) может быть использован для связи с внешними устройствами, для передачи данных и для конфигурирования модуля. По умолчанию скорость передачи данных через UART равна 19.2 кбит/с. Через UART к модулю может быть подключен либо внешний микроконтроллер, либо схемы согласования уровней для интерфейсов RS232 или RS485. Процесс пересылки данных через UART можно регулировать, путем программного изменения таких параметров, как UART_BAUD_RATE, UART_NUMBER_OF_BITS, UART_PARITY, UART_STOP_BITS, UART_FLOW_CTRL. Для аппаратного контроля потока дополнительно можно использовать параметры CTS, RTS. Параметр RXTX используется для управления драйвером интерфейса RS485.
Модули RC2000AT-SPPIO в совокупности с интеллектуальными датчиками могут напрямую связываться с другими устройствами в сети. Подобные беспроводные системы представляют принципиально новый уровень развития сетей контроля параметров промышленных объектов, в которых сами датчики управляют процессом сбора, обработки и передачи информации.
В зависимости от режима работы модуля, UART может быть использован для передачи данных или для работы с АТ – командами. При включении модуль по умолчанию будет находиться в режиме «Data mode».
Для того, чтобы перевести модуль в командный режим (Command mode) и работать с АТ – командами нужно выполнить команду «+++». После отработки этой команды модем переходит в режим «offline», в котором становится доступным АТ-интерфейс.
С помощью АТ – команд можно менять параметры пересылки данных PACKET_LENGTH, PACKET_TIMEOUT, PACKET_END_CHARACTER.
В модуле имеются два порта (8 линий каждый), которые используются для контроля и управления пользовательскими вводами/выводами. Вводы/выводы первого порта могут быть сконфигурированы как аналоговые или как цифровые. Второй порт может быть использован только под цифровые вводы/выводы. Направление передачи данных для каждой линии (ввод или вывод) определяется параметрами IO_MASK1 и IO_MASK2. Значение (1) соответствует вводу, а значение (0) соответствует выводу. С помощью параметра AD_MASK для первого порта выбирается вид сигнала (1 – аналоговый, 0 – цифровой). Парные модули, МАС - адреса которых служат адресами назначения друг для друга, должны быть сконфигурированы комплементарно. Это значит, что ввод одного парного модуля должен соответствовать выводу другого. Выбор типа сигнала (аналоговый/цифровой) должен быть одинаковым у обоих парных модулей.
Сигналы, поступающие на аналоговые вводы, подаются затем на 10 – разрядный АЦП. С аналоговых выводов снимаются сигналы с ШИМ – модуляцией. В модуле имеется возможность снимать сигналы, модулированные на частотах 4 кГц и 32 кГц.
Наличие отмеченных характеристик позволяет использовать модули RC2200AT-SPPIO практически с любыми типами аналоговых и цифровых датчиков. Модули чрезвычайно просты в эксплуатации. Для их запуска в работу не нужно специальных знаний по технологии ZigBee, а достаточно при помощи АТ – команд задать параметры работы модуля и подать питание.
На базе RC2200AT-SPPIO очень просто реализуется ZigBee сеть. Для этого нужно запрограммировать один модуль в качестве координатора, а все остальные модули, как маршрутизаторы или оконечные устройства.
На следующем этапе задаются уникальные адреса каждого устройства (MAC – address). При использовании вводов/выводов предварительно программируются их параметры (направление передачи данных, схема передачи данных). После включения питания маршрутизаторы и оконечные устройства автоматически свяжутся с координатором и образуют сеть, в которой можно передавать данные между устройствами, объединёнными в пары, а также выводить данные на последовательный порт или линии ввода/вывода.
Дополнительную информацию о модулях RC2200AT-SPPIO можно найти на сайте производителя www.radiocrafts.com.

Литература
1. RC220x Data Sheet (rev.1 0), 2005
2. AN003. Implementing ZigBee Solutions, v.2.0
3. http://www.airbeewireless.com/znms.php
4. ZigBee-ready SPPIO Application Profile,
http://www.radiocrafts.com/download.html#notes
5. AN006. File transfer using SPPIO, v. 1.0
6. RC2200AT-SPPIO Data Sheet, 2005, v.04