Sistema de coleta de dados de uma rede de sensores sem fio através de Bluetooth

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1 Cristiane Silva Garcia Sistema de coleta de dados de uma rede de sensores sem fio através de Bluetooth Guaíba 2014

2 Cristiane Silva Garcia Sistema de coleta de dados de uma rede de sensores sem fio através de Bluetooth Monografia apresentada como requisito parcial para obtenção do grau de Bacharel em Engenharia de Computação na Universidade Estadual do Rio Grande do Sul. Universidade Estadual do Rio Grande do Sul UERGS Engenharia de Computação Orientador: Prof. Dr. Ivan Müller Guaíba 2014

3 Dados de Catalogação na Publicação G216s Garcia, Cristiane Silva. Sistema de Coleta de Dados de uma Rede de Sensores Sem Fio Através de Bluetooth / Cristiane Silva Garcia. Guaíba, p. :il. (algumas color.) ; 30 cm. Orientador: Prof. Dr. Ivan Müller. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) Universidade Estadual do Rio Grande do Sul, Curso de Engenharia de Computação, Unidade de Guaíba, Coleta de Dados. 2. Bluetooth. 3. Rede de Sensores Sem Fio. 3. Android. 4. Trabalho de Conclusão de Curso. I. Müller, Ivan. II. Título. Ficha catalográfica elaborada pela Bibliotecária Simone Semensatto. CRB10/1778

4 Cristiane Silva Garcia Sistema de coleta de dados de uma rede de sensores sem fio através de Bluetooth Monografia apresentada como requisito parcial para obtenção do grau de Bacharel em Engenharia de Computação na Universidade Estadual do Rio Grande do Sul. Trabalho aprovado. Guaíba, 08 de dezembro de 2014: Prof. Dr. Ivan Müller Orientador Profª. Drª. Adriane Parraga Convidado Prof. Dr. Celso Maciel da Costa Convidado Guaíba 2014

5 Dedico este trabalho ao meu companheiro e engenheiro por todas as vezes em que a vida me apresentou um obstáculo e você, com toda paciência e apoio, me ajudou a superar.

6 Agradecimentos Primeiramente agradeço a Deus, pois sem Ele com certeza não estaria aqui. Agradeço ao Róger, meu querido companheiro, por estar sempre ao meu lado principalmente nos momentos mais difíceis. Agradeço todo incentivo, apoio e carinho que tens dedicado a mim todos estes anos. Agradeço também aos meus pais: José e Ilsa e a minha irmã Débora pelo apoio. Mas em especial a minha mãe por ter me incentivado a iniciar esta jornada e também por todo carinho, paciência e amor. Agradeço ao meu orientador, professor Ivan Müller, por ter me guiado e permitido que utilizasse seu material para concluir este trabalho. Enfim, agradeço a todos os funcionários e professores da UERGS que de uma forma ou outra me ajudaram neste caminho.

7 O Senhor é o meu pastor: nada me faltará. Deitar-me faz em verdes pastos, guia-me mansamente a águas tranquilas. (Bíblia Sagrada, Salmo 23)

8 Resumo Nas redes de sensores sem fio é comum a existência de um nó concentrador que armazena os dados adquiridos pelos demais nós sensores da rede. Devido a restrições implícitas em redes de sensores sem fio, os dados armazenados pelo nó concentrador precisam ser transferidos a um dispositivo que permita processar estes dados. Na rede de sensores sem fio específica na qual este trabalho foi realizado, o processo de transferência dos dados ocorre de forma manual. Desta forma, é necessário que o cartão de memória seja removido do nó concentrador e inserido em um dispositivo capaz de processar e analisar os dados coletados, porém, este processo pode danificar o cartão de memória. Além disso, estas redes de sensores podem ser empregadas em ambientes hostis ou de difícil acesso, o que dificulta o processo de coleta de dados. Assim sendo, este trabalho objetiva eliminar estes inconvenientes, possibilitando que a coleta dos dados armazenados no nó concentrador seja realizada através de uma tecnologia sem fio. Assim, desenvolveu-se neste trabalho um aplicativo Android, que realiza a coleta dos dados desta rede através da tecnologia Bluetooth. Com base nos resultados obtidos através dos testes realizados, conclui-se que a solução desenvolvida é viável. Por fim, por não mais haver a necessidade de uma abertura para remoção do cartão do nó concentrador, torna possível o desenvolvimento de um invólucro hermeticamente fechado, adicionando assim, proteção contra intempéries ao nó concentrador. Palavras-chaves: coleta de dados. Bluetooth. rede de sensores sem fio. Android.

9 Abstract Wireless sensor networks commonly have a gateway node to store the data collected from the other sensor nodes within the network. Due to implicit restrictions in wireless sensor networks, the data stored within the gateway node must be transferred to a device that is able to process this data. In the specific wireless sensor network in which this work was performed, the data transfer process occurs manually. Thereby, it is necessary the memory card to be removed from the gateway node and inserted into a device that can process and analyze the collected data. However, this process may damage the memory card. Moreover, these wireless sensor networks can be employed in harsh or even unreachable environments, which may difficult the data collection process. Therefore, the goal of this work is to eliminate this drawback, enabling the stored data within the gateway node to be collected through a wireless technology. Thus, an Android application was developed to collect the data from this network using Bluetooth technology. Analysing the results obtained after some tests, it can be concluded that the developed solution is viable. Finally, since it is not necessary a memory card slot in the gateway node anymore, it allows the development of a hermetically closed cover, adding protection against elements to the gateway node. Key-words: data collection. Bluetooth. wireless sensor network. Android.

10 Lista de ilustrações Figura 1 Exemplo de duas redes de sensores sem fio conectadas à mesma aplicação.. 18 Figura 2 Diagrama da pilha do protocolo Bluetooth Figura 3 Diagrama da topologia Bluetooth Figura 4 Diagrama da plataforma Android Figura 5 Diagrama de blocos do Namimote Figura 6 Nó sensor Namimote Figura 7 Módulo Bluetooth Figura 8 Rede Namimote Figura 9 Máquina de estados do nó sensor Figura 10 Máquina de estados do aplicativo Figura 11 Aplicativo Android Figura 12 Máquina de estados do processo de busca e conexão Figura 13 Máquina de estados do processo de aquisição do tamanho do arquivo Figura 14 Máquina de estados do processo de aquisição de dados Figura 15 Máquina de estados do processo de exclusão dos dados Figura 16 Formato do pacote de comando Figura 17 Pacotes de comando Figura 18 Formato do pacote de dados Figura 19 Mecanismo de aquisição do tamanho do arquivo de dados Figura 20 Mecanismo de exclusão dos dados Figura 21 Mecanismo de transferência dos dados Figura 22 Média das medidas realizadas nos testes da 1ª etapa Figura 23 Médias das medidas realizadas nos testes da 3ª etapa

11 Lista de tabelas Tabela 1 Classes de potência Bluetooth Tabela 2 Informações técnicas do módulo Bluetooth Tabela 3 Estados do nó sensor Tabela 4 Estados da aplicação Android Tabela 5 Estados do processo de busca e conexão Tabela 6 Estados do processo de aquisição do tamanho do arquivo Tabela 7 Estados do processo de aquisição de dados Tabela 8 Estados do processo de exclusão dos dados Tabela 9 Tempo médio gasto nos testes realizados na 1ª etapa Tabela 10 Tempos médios gastos na coleta da 3ª etapa de testes

12 Lista de abreviaturas e siglas ACL ADB ADT CI DVM GAP GOEP HCI IDE Asynchronous Connectionless Android Debugger Bridge Android Development Tools Circuito Integrado Dalvik Virtual Machine Generic Access Profile Generic Object Exchange Profile Host Controller Interface Integrated Development Environment INCT Namitec Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Sistemas Micro e Nanoeletrônicos ISM L2CAP LNA MCU MEMS OHA PA PIN RF RFCOMM RSSF SCO SDAP Industrial, Scientific and Medical Logical Link Control and Adaption Protocol Low-Noise Amplifier Micro Controller Unit Micro-Electro-Mechanical Systems Open Handset Alliance Power Amplifier Personal Identification Number Radio Frequency Radio Frequency Communications Rede(s) de Sensores sem Fio Synchronous Connection-Oriented Service Discovery Application Profile

13 SDK SDP SIG SPI SPP SoC TCP UUID Software Development Kit Service Discovery Protocol Special Interest Group Serial Peripheral Interface Serial Port Profile System-on-a-Chip Transmission Control Protocol Universally Unique Identifiers

14 Sumário Introdução REDES DE SENSORES SEM FIO Histórico Características Aplicações Restrições e desafios BLUETOOTH Histórico Características Alcance da comunicação Velocidade de comunicação Frequências de rádio e saltos de canal Arquitetura da pilha Bluetooth Protocolos Perfis Bluetooth Topologia Modos de consumo de energia Processo de busca e conexão com dispositivo Processo de descoberta de dispositivos Processo de descoberta de serviços Processo de conexão com dispositivo Segurança ANDROID Histórico Características Arquitetura da plataforma Android Ferramentas de desenvolvimento TRABALHOS RELACIONADOS COMPONENTES DE HARDWARE Nó da rede Namimote Componentes do nó coletor Módulo de comunicação Bluetooth adicionado ao hardware

15 5.2.2 Módulo de comunicação padrão IEEE Cartão de memória flash Sensor de luminosidade Sensor de temperatura Acelerômetro de três eixos Firmware preexistente nos nós da rede Dispositivo Android COMPONENTES DE SOFTWARE Aplicação do nó sensor Aplicação do Android Processo de busca e conexão com dispositivo Processo de aquisição do tamanho do arquivo Processo de aquisição dos dados Processo de exclusão dos dados PROTOCOLO DE COMUNICAÇÃO Pacotes de comando Pacotes de dados Mecanismo de aquisição do tamanho do arquivo de dados Mecanismo de exclusão dos dados Mecanismo de transferência dos dados RESULTADOS OBTIDOS Conclusão e trabalhos futuros Referências

16 15 Introdução Ultimamente, a área de micro e nanoeletrônica tem representado um ponto estratégico para muitos países, incluindo o Brasil e uma das aplicações desta área são as redes de sensores sem fio (RSSF). Assim, dentro deste contexto, foi desenvolvido pelo Namitec 1 o Namimote um nó sensor para RSSF (MÜLLER et al., 2012). O Namimote é um nó sensor baseado em produtos de prateleira, de baixo custo e de propósito geral. Este sensor pode ser utilizado em diversas aplicações e atualmente vem sendo empregado em pecuária e agricultura de precisão. Na maioria das aplicações de RSSF normalmente um dos nós sensores é responsável por armazenar os dados coletados pelos outros nós sensores da rede o nó coletor. Uma forma de armazenar os dados é através de um cartão de memória flash agregado ao nó coletor. Contudo, os dados armazenados precisam ser processados e relacionados de forma a se tornarem uma informação útil. Devido aos requisitos de baixo consumo e baixa capacidade de processamento do nó coletor o processamento dos dados é delegado a outro dispositivo. Assim, os dados armazenados precisam ser transferidos do nó coletor para um dispositivo capaz de processar estes dados e disponibilizar estas informações de forma amigável ao usuário final. A transferência dos dados pode ser realizada pelo usuário removendo o cartão de memória do coletor e inserindo-o em um computador e assim adquirindo os dados que estão no cartão. Porém este processo tende a ser evitado, pois o manuseio do cartão pode gerar inconvenientes ou danificá-lo. Além disso, as RSSF podem ser utilizadas em ambientes hostis ou de difícil acesso e o usuário pode possuir pouca instrução quanto ao manuseio do coletor. Uma maneira de facilitar a coleta de dados do ponto de vista do usuário, evitar estes inconvenientes, e ainda aumentar a robustez mecânica do nó coletor é realizar a transferência dos dados através de uma tecnologia sem fio como Wi-Fi, infravermelho, Bluetooth ou outras formas de comunicação via rádio frequência. Na escolha da tecnologia pode-se levar em conta alguns fatores como a facilidade em anexar a mesma à RSSF e a quantidade de dispositivos que já operam com esta tecnologia. Com base nisso, escolheu-se a tecnologia Bluetooth por haver módulos de comunicação disponíveis no mercado e estar presente na maioria dos dispositivos móveis, já sendo amplamente utilizada para transferência de dados entre os mesmos. Dentre os sistemas operacionais dos dispositivos móveis presentes no mercado, destaca- 1 INCT Namitec é o Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Sistemas Micro e Nanoeletrônicos. Página da web em

17 Introdução 16 se o sistema Android por ser o mais utilizado. Além disso, é um sistema de código aberto que permite a utilização de várias linguagens para o desenvolvimento de aplicativos para o mesmo. Dentre estas linguagens, a ampla maioria dos desenvolvedores utiliza a linguagem Java, por ser uma linguagem madura e facilitar o desenvolvimento de aplicações mais complexas. Além disso, possui recursos que possibilitam a utilização da tecnologia Bluetooth através de uma biblioteca específica dentro do sistema Android. O principal objetivo deste trabalho é proporcionar ao operador praticidade e facilidade no processo de coleta de dados desta rede. Deste modo, optou-se pelo desenvolvimento de um aplicativo em Java para a plataforma Android utilizando a tecnologia Bluetooth para a coleta de dados da RSSF em que o Namimote é empregado. Como o Namimote não possui o recurso de comunicação via Bluetooth, será adicionado ao mesmo um módulo comercial que permita esta comunicação. Além disso, para atingir este objetivo foi desenvolvido um protocolo de comunicação para realizar a troca de mensagens entre o aplicativo Android e o nó coletor. Por fim, foi adicionado ao firmware preexistente do nó coletor Namimote um módulo de software que permite a comunicação com o aplicativo através do hardware Bluetooth utilizando o protocolo desenvolvido. Ao atingir o objetivo principal, surge como benefício secundário a possibilidade de utilização de um invólucro hermeticamente fechado no nó coletor. Assim sendo, no capítulo 1 é apresentada uma revisão sobre redes de sensores sem fio, no capítulo 2 é apresentada uma revisão sobre a tecnologia Bluetooth e no capítulo 3 é apresentado um resumo sobre o sistema operacional Android. Já no capítulo 4 são mostrados alguns trabalhos relacionados a redes de sensores sem fio e coleta de dados. O hardware utilizado neste trabalho e os seus componentes são apresentados no capítulo 5, a modelagem do software e sua implementação são apresentadas no capítulo 6 e o protocolo de comunicação que foi desenvolvido é mostrado no capítulo 7. Enfim, no capítulo 8 são abordados os testes realizados e os resultados obtidos.

18 17 1 Redes de sensores sem fio 1.1 Histórico As RSSF podem ser consideradas uma das tecnologias mais importantes do século XXI. O conceito de RSSF foi originalmente introduzido há três décadas atrás, porém era mais uma visão do que uma tecnologia em si devido às restrições existentes em sensores, computadores e tecnologias de comunicação wireless, sendo mais empregadas em aplicações militares. Somente após o avanço tecnológico em sistemas micro-eletro-mecânicos conhecidos como MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems), comunicação wireless e tecnologias de fabricação com baixo custo é que foi possível o desenvolvimento de sensores muito pequenos, baratos e inteligentes sendo então empregados nas mais diversas áreas (ZHENG; JAMALIPOUR, 2009). 1.2 Características Em uma RSSF o sensoriamento é uma técnica empregada para adquirir dados sobre um objeto físico ou processo, podendo ser empregada também na aquisição de dados de acordo com a ocorrência de um evento, como alterações na temperatura ou pressão, por exemplo. O dispositivo eletrônico utilizado para executar uma tarefa de sensoriamento é conhecido como nó sensor. Sendo este, um dispositivo capaz de adquirir os dados de um meio físico e transformar estes dados em sinais que podem ser medidos, transmitidos e analisados. As RSSF da Figura 1 são formadas por um conjunto de sensores que monitoram associadamente um ambiente físico. Estes sensores podem ter a capacidade de realizar o sensoriamento do ambiente, processamento on-board, comunicação e armazenamento dos dados coletados. Assim, frequentemente um sensor é capaz de realizar análises na rede, correlacionar e associar seus dados coletados com os dados recebidos de outros nós sensores. Os nós sensores podem realizar a comunicação entre si e também com uma estação base (ou nó concentrador), utilizando alguma tecnologia de comunicação wireless embutida nos mesmos, como por exemplo: ultra-som, infravermelho ou rádio frequência. Podendo assim, transferir os dados coletados possibilitando posterior análise, processamento e visualização destes dados de forma remota. Assim sendo, as RSSF podem ser utilizadas em áreas remotas ou de difícil acesso (DARGIE; POELLABAUER, 2010).

19 Capítulo 1. Redes de sensores sem fio 18 Aplicação RSSF 1 RSSF 2 Infraestrutura Estação base de rede Estação base Nós sensores Nós sensores Figura 1 Exemplo de duas redes de sensores sem fio conectadas à mesma aplicação. 1.3 Aplicações As RSSF podem ser utilizadas em uma grande diversidade de aplicações e nas mais diferentes áreas, como aplicações militares e biomédicas, rastreamento, agricultura de precisão, transporte, mineração subterrânea. Podem ser empregadas também no monitoramento de ambientes, dutos, estruturas e edifícios, atividade humana, atividades sísmicas, entre outras aplicações (DARGIE; POELLABAUER, 2010; SOHRABY; MINOLI; ZNATI, 2007). Apesar da grande quantidade de aplicações das RSSF, existem uma variedade de restrições e desafios a serem superados que influenciam no projeto de uma RSSF (DARGIE; POEL- LABAUER, 2010). 1.4 Restrições e desafios Em RSSF existem diversas restrições e desafios que precisam ser considerados, dentre estes pode-se citar: Consumo de energia : Este é um requisito de grande importância em RSSF, pois geralmente os nós sensores utilizam baterias como fonte de alimentação, que necessariamente precisam ser recarregadas ou substituídas quando descarregam. Visando aumentar o tempo de vida útil de uma RSSF, a eficiência de energia deve ser considerada em cada aspecto do projeto, seja no desenvolvimento de hardware e software como também no projeto de arquitetu-

20 Capítulo 1. Redes de sensores sem fio 19 ras de rede e protocolos (DARGIE; POELLABAUER, 2010; ZHENG; JAMALIPOUR, 2009). Considerando a restrição quanto ao consumo de energia e aplicações em larga escala a utilização de algoritmos de gerenciamento centralizado dos nós sensores se torna inviável. Em redes com gerenciamento centralizado o gerenciamento da topologia e o roteamento é realizado pela estação base, que recebe as informações de todos os nós sensores da rede e, com base nessas informações, estima e informa a melhor rota para cada nó sensor, aumentando o consumo de energia. Já em redes com gerenciamento descentralizado um nó sensor em conjunto com seus nós vizinhos consegue tomar decisões de roteamento de forma localizada, diminuindo consideravelmente o consumo de energia. Porém, o resultado obtido não é o melhor possível pois a tomada de decisão é feita com base em um conjunto limitado de informações (DARGIE; POELLABAUER, 2010). Autogerenciamento : Este também é um requisito geralmente necessário em RSSF, algumas aplicações são desenvolvidas para serem utilizadas em ambientes de difícil acesso onde não existem condições de suporte, manutenção ou reparo. Nestes casos é necessário que o nó sensor seja capaz de realizar auto-configuração, colaborar e estabelecer comunicação com outros nós sensores sem a necessidade de intervenção humana (DARGIE; POELLA- BAUER, 2010). Tolerância a falhas : É outro requisito importante devido ao ambiente hostil no qual algumas aplicações são empregas, fazendo com que a topologia da rede seja alterada devido a problemas nos nós como: falhas, danos, e adição ou remoção de nós sensores. Assim, é necessário que os nós sensores sejam capazes de realizar auto-teste, auto-calibração, autoreparo e auto-recuperação (ZHENG; JAMALIPOUR, 2009). Confiabilidade : Este quesito é de fundamental importância nas RSSF, visto que a comunicação entre os nós é realizada via wireless. Podem ocorrer erros e interferência causada por ruído, e a conectividade pode ser perdida por enfraquecimento do canal ou atenuação do sinal. Assim sendo, o projeto dos protocolos para RSSF podem prover controle de erros e mecanismos de correção para garantir a confiabilidade dos dados entregues. Da mesma maneira, mecanismos de segurança podem ser adicionados para evitar ataques ou acesso não autorizado à rede (ZHENG; JAMALIPOUR, 2009). Recursos de hardware : Os recursos de hardware dos nós sensores também fazem parte das restrições de uma RSSF, pois o nó sensor possui capacidades de processamento e armazenamento limitadas. Esta restrição também implica em desafios para o desenvolvimento de software e projeto de protocolos específicos para RSSF que, além de outras restrições, precisam levar em consideração o processamento e a capacidade de armazenamento dos nós sensores (ZHENG; JAMALIPOUR, 2009).

21 Capítulo 1. Redes de sensores sem fio 20 Mecanismos e protocolos : Muitos mecanismos e protocolos de RSSF são soluções proprietárias e lentamente vem surgindo soluções baseadas em padrões ou normas. A utilização de padrões torna possível a interoperabilidade e facilita o desenvolvimento de projetos de RSSF. Desta forma, a padronização se torna o desafio chave das RSSF (DARGIE; POELLABAUER, 2010).

22 21 2 Bluetooth 2.1 Histórico No ano de 1994 a empresa Ericsson começou um estudo para verificar a viabilidade de uma interface de rádio com baixo custo e baixa potência, com o objetivo de eliminar os cabos utilizados entre telefones móveis e seus acessórios ou outros dispositivos, como: PC cards, headsets, desktops, entre outros (MULLER, 2001). Porém, a Ericsson percebeu que para que a tecnologia tivesse sucesso deveria ser um padrão aberto. Então, em 1998, juntamente com as empresas Intel, IBM, Nokia e Toshiba foi formado o Bluetooth Special Interest Group (SIG), com o objetivo de desenvolver uma especificação aberta para a tecnologia sem fio Bluetooth (que recebeu este nome em homenagem ao rei dinamarquês Harald Bluetooth). Assim, no ano seguinte, outras quarto companhias se uniram ao Bluetooth SIG: 3Com, Agere, Microsoft e Motorola. Diversas outras companhias também uniram-se ao Bluetooth SIG como adopters, que permite a essas empresas licença royalty-free para produzir produtos com a tecnologia Bluetooth (THOMPSON; KLINE; KUMAR, 2008; MULLER, 2001). 2.2 Características O Bluetooth é uma tecnologia padronizada para comunicação sem fio entre dispositivos a curtas distâncias. É uma tecnologia de baixo custo, baixo consumo e baixo alcance, desenvolvida para realizar a transferência de dados e voz e opera na banda industrial, científica e médica, ISM (Industrial, Scientific and Medical) de 2,4 GHz Alcance da comunicação Os dispositivos Bluetooth são divididos em três classes de potência que podem ser visualizadas na Tabela 1. Contudo, a maioria dos dispositivos são da classe 2. Tabela 1 Classes de potência Bluetooth. Classe Nível de potência (mw) Alcance (m) , O alcance da comunicação Bluetooth tende a variar de acordo com o ambiente em que os dispositivos se encontram. Obstáculos como: paredes, mesas, árvores, e até mesmo o corpo

23 Capítulo 2. Bluetooth 22 humano podem interferir na força do sinal dos dispositivos Bluetooth (HUANG; RUDOLPH, 2007) Velocidade de comunicação Teoricamente, para dispositivos Bluetooth 2.0 a máxima taxa de transmissão de forma assimétrica é de 2178,1 kb/s e de forma simétrica é de 1306,9 kb/s. Levando em consideração a comunicação entre dois dispositivos, a forma assimétrica é quando apenas um dispositivo está transmitindo e a forma simétrica é quando ambos dispositivos transmitem um para o outro. Alguns fatores podem afetar a comunicação entre os dispositivos, o ruído tende a afetar a taxa de transmissão e a distância entre os dispositivos tende a influenciar na velocidade de comunicação entre os mesmos (HUANG; RUDOLPH, 2007) Frequências de rádio e saltos de canal Conforme mencionado, a tecnologia Bluetooth opera na banda de frequência de 2,4 GHz e esta banda é dividida em 79 canais com tamanho de 1 MHz cada. São empregas técnicas de saltos de canal (channel hopping) que possibilitam que os dispositivos troquem de frequência enquanto estão transmitindo e recebendo. Esta troca de frequência ocorre a cada 625 µs e é realizada de forma aleatória, permitindo que todos os canais sejam utilizados. Assim, quando dois dispositivos estão realizando comunicação entre si eles devem trocar de canal juntos para que continuem se comunicando na mesma frequência. Teoricamente, pela tecnologia Bluetooth utilizar saltos de canal possibilita que várias redes Bluetooth coexistam no mesmo lugar. Além disso, a interferência em um canal não tende a ser preocupante, uma vez que provavelmente não haverá interferência no próximo canal para onde o salto deverá ocorrer (HUANG; RUDOLPH, 2007). 2.3 Arquitetura da pilha Bluetooth A pilha do protocolo Bluetooth pode ser, de uma forma geral, dividida em dois componentes e entre estes dois componentes há uma interface padronizada conhecida como interface de controlador de host (HCI, Host Controller Interface). Estes dois componentes são: Bluetooth host (localizado acima da interface HCI) e Bluetooth controller (localizado abaixo da interface HCI). O Bluetooth host é implementado em software e é a camada mais alta da pilha Bluetooth. Já o Bluetooth controller é o hardware Bluetooth. A Figura 2 mostra alguns dos protocolos mais importantes definidos na especificação Bluetooth (THOMPSON; KLINE; KUMAR, 2008).

24 Capítulo 2. Bluetooth 23 OBEX TCP/UDP IP Comandos AT PPP SDP TCS binary RFCOMM Audio L2CAP HCI LMP Controle de banda base e enlace Rádio Bluetooth Figura 2 Diagrama da pilha do protocolo Bluetooth Protocolos A pilha Bluetooth contém alguns protocolos de transporte que são utilizados de acordo com a necessidade da aplicação, os mais utilizados são os seguintes: um protocolo assíncrono sem conexão (ACL, Asynchronous Connectionless), um protocolo síncrono orientado a conexão (SCO, Synchronous Connection-Oriented), um protocolo de adaptação e controle de link lógico (L2CAP, Logical Link Control and Adaptation Protocol) e um protocolo para comunicação por rádio frequência (RFCOMM, Radio Frequency Communications) (HUANG; RUDOLPH, 2007). ACL : É um protocolo de transporte assíncrono utilizado para transporte de dados. É um protocolo fundamental, sendo pouco utilizado para transportar dados diretamente. Assim, na maioria das vezes, é utilizado para encapsular pacotes de dados de protocolos de nível mais alto como, por exemplo, o L2CAP (HUANG; RUDOLPH, 2007). SCO : É um protocolo síncrono, sendo utilizado exclusivamente para transmitir áudio com qualidade de voz (voice-quality). Pode ser aplicado para transmitir chamadas telefônicas para um headset Bluetooth (MULLER, 2001; HUANG; RUDOLPH, 2007). L2CAP : É um protocolo baseado em pacotes (packet-based), onde a confiabilidade é uma característica que pode ser configurada. O L2CAP permite multiplexação de protocolos de

25 Capítulo 2. Bluetooth 24 nível mais alto o que possibilita que estes protocolos realizem comunicação via Bluetooth (THOMPSON; KLINE; KUMAR, 2008; HUANG; RUDOLPH, 2007). RFCOMM : É um protocolo confiável baseado em streams (streams-based) que emula portas seriais RS-232 sobre o protocolo L2CAP. Desta forma, o RFCOMM fornece o necessário para vários serviços de alto nível que utilizam a interface serial como mecanismo de transporte (THOMPSON; KLINE; KUMAR, 2008; HUANG; RUDOLPH, 2007) Perfis Bluetooth Os perfis Bluetooth definem uma forma padronizada de se utilizar protocolos e recursos de protocolos que possibilitam um modelo de uso em particular. Os quatro perfis básicos são: GAP (Generic Access Profile), SPP (Serial Port Profile), SDAP (Service Discovery Application Profile) e GOEP (Generic Object Exchange Profile) e também são conhecidos como perfis de transporte (THOMPSON; KLINE; KUMAR, 2008). GAP : É a base de todos os outros perfis, define os procedimentos genéricos para estabelecer conexão entre dispositivos, incluindo o processo de descoberta de dispositivos, gerenciamento e configuração de link, e processos relacionados aos diferentes níveis de segurança (THOMPSON; KLINE; KUMAR, 2008; KRAMMER, 2002). SPP : Este perfil define os requisitos necessários para emular conexões seriais usando RF- COMM entre dispositivos que estão pareados. SDAP : É responsável por descrever as operações fundamentais necessárias para descoberta de serviços. Define os protocolos e processos que precisam ser usados pelas aplicações para localizarem serviços em outros dispositivos Bluetooth. GOEP : É um perfil abstrato que define os elementos necessários para suportar o modelo OBEX (Object Exchange Protocol) (THOMPSON; KLINE; KUMAR, 2008). 2.4 Topologia Em uma rede Bluetooth os dispositivos podem assumir a função master ou slave e toda a comunicação é realizada entre o dispositivo master e um ou mais slaves. Assim sendo, não há comunicação direta entre os slaves (BENSKY, 2004). Uma rede Bluetooth básica é chamada piconet e possui no máximo oito dispositivos, sendo que apenas um dos dispositivos possui a função master (normalmente o dispositivo que realiza a paginação e estabelece uma conexão) e os demais dispositivos possuem a função slave conforme Figura 3 a e b. Assim, os dispositivos slaves são sincronizados de acordo com o clock

26 Capítulo 2. Bluetooth 25 e a sequência de salto (hopping sequence) do dispositivo master (HUANG; RUDOLPH, 2007; BENSKY, 2004). A especificação Bluetooth suporta tanto a comunicação point-to-point quanto a point-tomultipoint, o que permite que várias piconets sejam ligadas juntas para formar uma scatternet conforme Figura 3 c. Contudo, um dispositivo só pode assumir a função master em uma única piconet (MULLER, 2001; BENSKY, 2004). M M M S M S M S S S S S S S (a) (b) (c) Figura 3 Diagrama da topologia Bluetooth. piconet com um único slave (a), piconet com vários slaves (b), e scatternet (c). 2.5 Modos de consumo de energia O protocolo Bluetooth possui recursos que possibilitam diminuir o consumo de energia. Isto é obtido reduzindo-se os ciclos de transmissão e colocando-se o dispositivo em modo de baixo consumo pelo maior tempo possível, garantindo assim que apenas mensagens essenciais sejam transmitidas. Em alguns dispositivos o modo de consumo de energia é um recurso configurável, permitindo assim alterar o modo de consumo do dispositivo de acordo com a necessidade. Os quatro modos de consumo de energia do protocolo Bluetooth são: active mode, sniff mode, hold mode e park mode. Active mode : Neste modo, o dispositivo slave é informado pelo dispositivo master (através de mensagens) por quanto tempo deve ficar em modo de baixo consumo. Sniff mode : Neste modo, o slave é informado de quando poderá ocorrer a próxima comunicação com o master e, enquanto aguarda, o slave permanece em modo de baixo consumo. Caso o master não transmita mensagens ao final do período combinado, o slave retorna ao modo de baixo consumo pelo mesmo período de tempo combinado inicialmente.

27 Capítulo 2. Bluetooth 26 Hold mode : O master pode colocar o slave em modo de espera (hold) e o período de tempo em que o slave permanecerá neste modo é informado pelo master. Ao final deste período, o slave é sincronizado novamente à piconet e aguarda instruções do master. Park mode : Quando um dispositivo slave está neste modo, embora não seja um membro endereçável da rede, continua a ser sincronizado com a piconet e pode retornar a piconet ou por iniciativa própria ou por iniciativa do master. A vantagem deste modo sobre o hold mode é que por se manter sincronizado com a piconet o slave retorna à piconet de forma mais rápida (BENSKY, 2004). 2.6 Processo de busca e conexão com dispositivo Todo dispositivo Bluetooth possui um endereço único de 48 bits (atribuído ao dispositivo no processo de manufatura) que é utilizado para identificar o dispositivo. Este endereço permanece o mesmo por toda vida útil do dispositivo e é utilizado em todas as camadas do processo de comunicação Bluetooth. Contudo, para facilitar a identificação de dispositivos Bluetooth pelo usuário, ao invés de se utilizar o endereço do dispositivo é possível a utilização de um nome amigável, que na maioria dos dispositivos pode ser configurado pelo usuário (HUANG; RUDOLPH, 2007) Processo de descoberta de dispositivos O processo de descoberta de dispositivos é responsável por encontrar e identificar dispositivos próximos. Neste processo, o dispositivo envia uma mensagem broadcast de descoberta e aguarda por respostas de outros dispositivos que estejam ao alcance do sinal Bluetooth. As respostas são compostas pelo endereço do dispositivo que está respondendo e a classe geral do dispositivo, que identifica o tipo de dispositivo, como: telefone, headset, etc. Informações como o nome do dispositivo são obtidas entrando em contato com cada dispositivo individualmente. Dos 79 canais em que a banda é dividida, 32 canais são também utilizados para busca e conexão com dispositivos. Deste modo, quando um dispositivo deseja detectar outros dispositivos, o mesmo divide de forma randômica os 32 canais em dois conjuntos, denominados train A e train B. Então, o dispositivo envia uma mensagem de descoberta para cada canal do train A e aguarda uma resposta cada vez que muda de canal, caso não haja resposta este processo é repetido, o que ocorre ao menos 256 vezes. Após realizar este processo para todos os canais do train A o dispositivo realiza o mesmo processo no train B. Desta maneira, é possível calcular o tempo gasto em todo o processo de descoberta de dispositivos, pois o processo de envio de uma mensagem e espera por uma resposta leva 625 µs, cada train possui 16 canais e cada mensagem é enviada 256 vezes, e além disso, por padrão o

28 Capítulo 2. Bluetooth 27 dispositivo muda de train 4 vezes no processo. Então, o tempo gasto no processo total de buscar dispositivos é 625 µs = 10, 24s (HUANG; RUDOLPH, 2007) Processo de descoberta de serviços Cada dispositivo Bluetooth mantém um servidor SDP (Service Discovery Protocol) escutando em um número de porta conhecido e quando um aplicativo servidor é inicializado ele registra uma descrição de si mesmo e um número de porta com o servidor SDP no dispositivo local. Assim, na primeira vez que um aplicativo cliente conecta-se ao dispositivo ele informa ao servidor SDP a descrição do serviço que está procurando, e o servidor SDP fornece uma lista com todos os serviços que correspondem. Além da descrição do serviço, existem outros atributos que servem para identificar o serviço que se está procurando, como por exemplo, o service ID conhecido também como UUID (Universally Unique Identifiers) que é um identificador único utilizado pelo aplicativo cliente para encontrar um serviço específico (HUANG; RUDOLPH, 2007) Processo de conexão com dispositivo A comunicação entre dispositivos Bluetooth é realizada via sockets. Um socket representa o ponto final de um link de comunicação, e a ideia é que todos os dados que passarem através do link devem entrar ou sair pelo socket. Geralmente um socket é utilizado como cliente ou como servidor. Como cliente, se é utilizado para criar conexões de saída, e como servidor, se é utilizado para aceitar conexões de entrada (HUANG; RUDOLPH, 2007). 2.7 Segurança A tecnologia Bluetooth oferece alguns níveis de segurança em um link Bluetooth, como: pareamento, autenticação, criptografia e autorização. Pareamento : É o processo pelo qual dois dispositivos passam pela primeira vez em que entram em contato para estabelecer uma conexão. Primeiramente, um código PIN (Personal Identification Number) deve ser fornecido aos dispositivos e deve ser o mesmo para ambos. O PIN é então utilizado para fazer a autenticação inicial, sendo também utilizado posteriormente para criptografar os dados transmitidos entre os dispositivos. Após o pareamento inicial, um shared secret é armazenado pelos dispositivos, permitindo autenticação futura entre os mesmos sem a necessidade de passarem pelo processo de pareamento novamente (HUANG; RUDOLPH, 2007; THOMPSON; KLINE; KUMAR, 2008).

29 Capítulo 2. Bluetooth 28 Autenticação : Este processo é utilizado para um dispositivo verificar a identidade de outro, e emprega o esquema de desafio e resposta. No caso de dois dispositivos A e B, quando o dispositivo A quer autenticar o dispositivo B, ele envia um desafio ao dispositivo B. Então, o dispositivo B aplica ao desafio recebido o shared secret e envia o resultado ao dispositivo A. O dispositivo A, então compara a resposta recebida com o resultado da combinação entre a mensagem enviada e o shared secret. Em geral este é um processo simétrico e requer que o dispositivo A também seja autenticado pelo dispositivo B (THOMPSON; KLINE; KUMAR, 2008). Criptografia : Este processo ocorre após o processo de autenticação. No caso de dois dispositivos autenticados, caso um dos dispositivos queira habilitar a criptografia, ele envia uma requisição ao outro dispositivo. Se este aceitar a requisição, então todos os pacotes entre os dispositivos serão criptografados, caso o dispositivo recuse a requisição, a conexão é finalizada (THOMPSON; KLINE; KUMAR, 2008). Autorização : É o processo responsável por determinar se a requisição de conexão de um dispositivo específico deve ser concedida. É definido o conceito de dispositivo confiável, que é um dispositivo ao qual é concedida autorização sempre que solicitada (THOMPSON; KLINE; KUMAR, 2008).

30 29 3 Android 3.1 Histórico A Android Inc. foi fundada em outubro de 2003 na Califórnia e em agosto de 2005 foi adquirida pela Google, sendo a principal intenção da Google proporcionar uma plataforma totalmente aberta. Em novembro de 2007 foi estabelecida uma aliança entre várias empresas chamada OHA (Open Handset Alliance) tendo como objetivo criar padrões abertos para dispositivos móveis e foi nesta aliança que a plataforma Android foi anunciada (CINAR, 2012). Conforme (ZECHNER; GREEN, 2011) o sucesso do Android se deve a criação da OHA, que contou com a participação de diversas empresas como: HTC, Qualcomm, Motorola, e NVI- DIA. 3.2 Características O sistema Android é um sistema operacional móvel baseado em uma versão modificada do Linux. Assim sendo, é um software de código aberto, livre, e grande parte de seu código foi desenvolvido sob a licença open source do Apache. Uma vantagem de se utilizar o sistema Android é que possibilita que um aplicativo desenvolvido seja instalado e utilizado em vários dispositivos diferentes, desde que possuam este sistema operacional (LEE, 2012). 3.3 Arquitetura da plataforma Android A arquitetura da plataforma Android é composta por cinco componentes que são distribuídos em quatro camadas: Linux kernel, libraries, application framework, e application (LEE, 2012). Na Figura 4 é possível visualizar um diagrama da arquitetura da plataforma Android. O kernel ou núcleo está localizado na camada inferior do sistema Android e atua como uma camada de abstração entre o hardware e as outras camadas da pilha. É responsável por fornecer serviços como: segurança, gerenciamento de memória, gerenciamento de processos, pilha de rede, e modelos de driver. Outras funções como gerenciamento de threads da DVM (Dalvik Virtual Machine) também são realizadas pelo kernel (LIU; YU, 2011). A camada de bibliotecas (libraries) contém todo o código que fornece as principais características do sistema operacional Android. Dentro desta camada, encontra-se o android run-

31 Capítulo 3. Android 30 Applications (Home, Contacts, Browser, ) Application Framework (Activity Manager, Window Manager, View System, ) Libraries (Surface Manager, Media Framework, SQLite, ) Android Runtime (Core Libraries, DVM) Linux Kernel (Display Driver, Flash Memory Driver, ) Figura 4 Diagrama da plataforma Android. time, este recurso provê um conjunto de core libraries que possibilita o desenvolvimento de aplicativos Android na linguagem de programação Java. A camada de application framework expõe os vários recursos do sistema operacional Android aos desenvolvedores, para que estes possam fazer uso desses recursos nas aplicações a serem desenvolvidas. A camada de aplicação (application) é a camada mais alta na arquitetura da plataforma Android, nesta camada estão os aplicativos pré-instalados no dispositivo Android, além dos aplicativos instalados de acordo com a necessidade do usuário (LEE, 2012). 3.4 Ferramentas de desenvolvimento Para desenvolver aplicativos para o sistema operacional Android, em geral as ferramentas mais utilizadas são: o SDK, que é um kit para desenvolvimento de software (Software Development Kit); o Eclipse IDE, que é um ambiente de desenvolvimento integrado (Integrated Development Environment); o ADT, que são ferramentas de desenvolvimento para a linguagem Android (Android Development Tools); o ADB, que é uma interface de depuração para Android (Android Debugger Bridge); e uma linguagem de programação. O SDK é composto por ferramentas para desenvolvimento de aplicativos para o sistema Android. As ferramentas que o SDK contém são: um depurador (debugger), um emulador, bibliotecas, documentação, exemplos de código e tutoriais. O Eclipse IDE é o ambiente mais utilizado para desenvolvimento de aplicativos para o Android. Além disso, é um ambiente multi-linguagem caracterizado por ser um sistema extensível a partir de plug-ins. Este ambiente também pode ser utilizado para desenvolvimento de

32 Capítulo 3. Android 31 várias outras aplicações utilizando-se diferentes linguagens. Dentre as linguagens de programação que podem ser utilizadas no ambiente Eclipse, a linguagem mais utilizada é a linguagem Java. Esta linguagem é capaz de utilizar bibliotecas específicas dentro da plataforma Android que permitem o interfaceamento com o recurso Bluetooth. O ADT é uma extensão da IDE do Eclipse sendo utilizado para criar e depurar aplicações desenvolvidas para a plataforma Android. Com o ADT é possível realizar algumas tarefas como criar novos projetos para aplicativos Android, exportar aplicações Android, entre outras. A ferramenta ADT é uma ferramenta versátil que permite controlar dispositivos Android conectados ao computador, entre outras utilidades, possibilita capturar uma imagem da tela quando o aplicativo Android está rodando e salvar esta imagem para utilização futura (LEE, 2012).

33 32 4 Trabalhos relacionados As RSSF estão sendo utilizadas em um número cada vez maior de aplicações, diversos trabalhos vem sendo desenvolvidos nas mais diversas áreas, como: segurança, gerenciamento de energia (MÜLLER et al., 2010), pecuária e agricultura de precisão (SILVA, 2009), entre outras. Na maioria das RSSF os dados coletados precisam ser transferidos para um dispositivo que seja capaz de processar estas informações. A transferência dos dados pode ocorrer de várias maneiras, por exemplo: via Wi-Fi (LLORET et al., 2009), via modem wireless (WERNER- ALLEN et al., 2005), via Ethernet (MANCUSO; BUSTAFFA, 2006), via interface serial (JANG; HEALY; SKIBNIEWSKI, 2008; AHONEN; VIRRANKOSKI; ELMUSRATI, 2008), entre outras. Diferentes fatores influenciam na escolha da tecnologia a ser utilizada para realizar a coleta de dados, dentre estes fatores pode-se citar: a relação custo-benefício, a localização da RSSF, a taxa de dados a ser transmitida e a energia consumida pela rede. A relação ao custo-benefício é o fator que mais influencia na escolha da tecnologia. Geralmente, opta-se pela tecnologia que agrega menor custo ao projeto, mas que ao mesmo tempo atende as necessidades mínimas da rede. Desta forma, a relação custo-benefício em uma RSSF está diretamente relacionada às necessidades da rede. Existem outros fatores que agregam valor a esta relação, alguns deles são: a localização da rede, as variáveis a serem medidas, a capacidade de armazenamento dos sensores, e se o processamento dos dados deve ser realizado em tempo real. Um fator de grande importância que deve ser levado em conta ao escolher a forma como será realizada a coleta de dados em uma RSSF é a localização da implantação da mesma. As RSSF implantadas em áreas de difícil acesso geralmente utilizam tecnologias que possibilitam a coletada de dados de forma remota, como o trabalho desenvolvido por Werner-Allen et al. (2005), onde uma RSSF foi implantada próxima a um vulcão ativo. Neste trabalho, a coleta dos dados foi realizada através de um modem wireless, o que permitiu que a estação de coleta ficasse distante da RSSF. Em áreas em que o acesso não representa um fator relevante mas que é grande a distância entre a rede e o dispositivo que irá processar os dados, pode-se utilizar Ethernet para coleta de dados. Sendo este o protocolo utilizado no trabalho desenvolvido por Mancuso e Bustaffa (2006), onde a RSSF desenvolvida foi empregada para monitorar uma estufa onde eram cultivados tomates. As RSSF também podem ser empregadas em áreas de fácil acesso e onde a distância não representa um obstáculo, como no trabalho realizado por Ahonen, Virrankoski e Elmusrati

34 Capítulo 4. Trabalhos relacionados 33 (2008), que utilizou uma RSSF para monitorar uma estufa. As características desta rede permitiram que a coleta dos dados fosse realizada via interface serial. Já no trabalho realizado por Lloret et al. (2009), uma RSSF foi implementada para detectar incêndio em áreas florestais ou rurais e a tecnologia escolhida para coleta de dados foi a tecnologia Wi-Fi. Outro fator que influencia na escolha da tecnologia a ser utilizada para coleta de dados é a taxa de dados a ser transmitida através da RSSF. Como pode ser visto na literatura, existem RSSF em que os dados são analisados em tempo real, altas taxas de dados são transmitidas pela rede (como vídeo), e os dados ainda precisam ser correlacionados e processados. Geralmente nestas redes, opta-se por uma tecnologia que suporte esta necessidade sem sobrecarregar a rede, como pode ser visto no trabalho de Lloret et al. (2009). Ainda outro requisito que influencia na escolha da tecnologia para coleta dos dados é a energia consumida pela rede. Nós sensores projetados para consumir pouca energia precisam utilizar uma tecnologia para coleta de dados que também necessite de pouca energia para operar. Considerando todas as tecnologias para coleta de dados que poderiam ser utilizadas, a mais adequada a ser empregada na RSSF em que o Namimote é utilizado é a tecnologia Bluetooth. Os diversos fatores que foram considerados e pesados estão detalhados logo abaixo. Os primeiros fatores considerados são o baixo consumo de energia e a praticidade do módulo Bluetooth. Como foi mencionado anteriormente o consumo de energia é uma característica que pode ser limitante no projeto da coleta de dados de uma RSSF. Além disso, o módulo Bluetooth pode ser facilmente incorporado ao hardware do Namimote. Também levou-se em conta que a tecnologia Bluetooth é uma tecnologia mundialmente consolidada e a maioria dos dispositivos móveis já utiliza esta tecnologia para transferência de dados. Bastando assim que o usuário tenha acesso a um dispositivo Android que possua esta tecnologia e o aplicativo instalado. Além disso, considerando-se o alcance de comunicação da tecnologia Bluetooth empregada permite que o usuário colete os dados a uma distância confortável da rede. Deste modo, ganha-se maior liberdade no posicionamento do nó concentrador. Por fim, a maior vantagem na utilização de uma tecnologia sem fio, como no caso da tecnologia Bluetooth, é a eliminação da necessidade de manipulação do nó concentrador para coleta de dados. Além disso, por não ser mais necessária uma abertura (slot) para o cartão de memória no invólucro aumenta-se a robustez mecânica do nó concentrador.

35 34 5 Componentes de hardware 5.1 Nó da rede Namimote O Namimote é um sensor de propósito geral que pode ser utilizado para coleta de dados em diversas aplicações e nas mais variadas áreas, sendo ultimamente empregado em pecuária e agricultura de precisão. Este nó sensor possui sensores de luminosidade, temperatura e aceleração triaxial. Porém, podem ser adicionados outros sensores através das portas de expansão digitais e analógicas de acordo com a necessidade da aplicação. O diagrama de blocos do Namimote pode ser visualizado na Figura 5 e a Figura 6 mostra uma imagem do nó sensor. Os dados coletados são armazenados em um cartão de memória flash de baixo consumo e os dados de configuração podem ser armazenados na NVRAM (memória de acesso aleatório não volátil) interna do MCU (Micro Controller Unit). O processamento é realizado pelo MCU ARM7 contido no SoC (System-on-a-Chip) MC13224, que também possui um transceptor de rádio frequência. Visando aumentar as distâncias de enlace é utilizado um amplificador (PA, Power Amplifier) e um pré-amplificador (LNA, Low-Noise Amplifier). Sensores Temperatura Aceleração Luminosidade Computador Dispositivo Android USB Bluetooth Bateria Li-íon Chaves / Leds SoC I/O LNA PA Cartão Micro SD Figura 5 Diagrama de blocos do Namimote. Em uma RSSF formada por nós sensores Namimote, o nó concentrador ou coletor é responsável por armazenar os dados coletados pelos demais nós sensores (responsáveis apenas pelo sensoriamento). A energização do nó coletor é realizada a partir da alimentação de uma porta USB (Universal Serial Bus) e os demais nós sensores são alimentados por uma bateria de lítio (como as utilizadas em telefones celulares). Como mencionado anteriormente, para viabilizar o desenvolvimento do presente traba-

36 Capítulo 5. Componentes de hardware 35 lho, um módulo de comunicação Bluetooth foi adicionado ao hardware do Namimote como pode ser visualizado na Figura 6. Figura 6 Nó sensor Namimote. 5.2 Componentes do nó coletor Em uma rede Namimote os nós sensores e o nó coletor possuem o mesmo hardware. Porém o nó coletor não realiza sensoriamento, e portanto, não utiliza os seus sensores. Além disso, a partir de agora o módulo Bluetooth será considerado parte do hardware do nó coletor Namimote. Deste modo, os componentes dos nós Namimote serão descritos nos próximos itens Módulo de comunicação Bluetooth adicionado ao hardware O módulo de comunicação Bluetooth adicionado ao nó sensor, chamado JY-MCU, fornece uma interface simples para conexão com microcontroladores. Esta interface é constituída por quarto pinos e pode ser acessada através do protocolo serial RS-232. A Figura 7 mostra uma imagem do módulo e algumas informações técnicas deste módulo Bluetooth são apresentadas na Tabela 2. Tabela 2 Informações técnicas do módulo Bluetooth. Característica Valor Tensão de alimentação 3,6V e 6V Versão Bluetooth 2.0 Dimensões 4.4 cm x 1.6 cm x 0.7 cm

37 Capítulo 5. Componentes de hardware 36 Figura 7 Módulo Bluetooth. O módulo permite que alguns parâmetros sejam configurados através de comandos AT enviados diretamente pela interface serial. Devido a sua simplicidade, este módulo responde apenas aos cinco comandos AT que estão descritos abaixo: AT: Retorna OK quando o módulo está respondendo a comandos. AT+NAME: Utilizado para alterar o nome do módulo. AT+VERSION: Retorna a versão do firmware da placa. AT+PINXXXX: Utilizado para alterar o código PIN do módulo. Retorna OKsetPIN. AT+BAUDX: Utilizado para alterar a velocidade de transmissão do módulo. Embora a velocidade de comunicação do módulo Bluetooth possa ser configurada para valores superiores através de comandos AT, a velocidade máxima suportada pelo hardware do Namimote é de bps. Por conta disto, o módulo foi configurado para operar nesta velocidade. É possível visualizar se o módulo Bluetooth está conectado a outro dispositivo através de um led indicador de status contido no módulo. Caso o led esteja intermitente, indica que o módulo está disponível e respondendo a comandos AT, e caso esteja apenas ligado, indica que o módulo está conectado e neste caso não responde a comandos AT. Além disso, quando conectado a um dispositivo o módulo fica inacessível para outros dispositivos. Como o módulo Bluetooth utilizado é um módulo simples, não é possível alterar o modo de consumo de energia do mesmo, e devido à forma como foi adicionado ao Namimote, este módulo também não pode ser desligado.

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