Figura 9: Conne�ore J1
La scheda si interfaccia con il modulo di controllo e radio-trasmissione PN00120 a�raverso il conne�ore J1. In particolare, il modulo PN21004 riporta alla scheda di controllo i seguenti segnali:
Nome segnale Tipologia segnale
IN_REED_1 Input digitale dal Reed-Switch
ADC_CURRENT Segnale di input analogico per la misura-zione della corrente AC
ADC_NTC Segnale di input analogico per la misura-zione della temperatura della scheda ADC_V_FASE Segnale di input analogico per la
misura-zione della tensione AC Tabella 3: Pin-out conne�ore J2
Pin Nome segnale Tipologia segnale
1 3.3 V Alimentazione
2 Ground (GND) Alimentazione
3 VCC_AUX Tensione di riferimento per il sensore NTC
4 Ground (GND) Alimentazione
5 IN_REED_1 Input digitale dal Reed-Switch
6 - Non connesso
7 ADC_CURRENT
(GND)
Input analogico per la misurazione della corrente AC
8 - Non connesso
9 ADC_NTC Input analogico per la misurazione della temperatura della scheda
10 ADC_V_FASE Input analogico per la misurazione della tensione AC
Tabella 4: Pin-out conne�ore J1
Maggio 2021 11
5 Cara�eristiche meccaniche
A livello meccanico il modulo ricalca le dimesioni della scheda PN00120 fa�a eccezione per un opportuna area lasciata volutamente libera per evitare che, in caso di montaggio
sovrapposto dei due moduli, la scheda PN21004 interferisca con l’antenna stampata sul PCB della "scheda madre".
Figura 10: Meccaniche della scheda
Dimensione Simbolo Valore
Lunghezza A 60.00 mm
Larghezza B 42.00 mm
- C 15.00 mm
- D 33.50 mm
Spessore PCB - 1.50 mm
Numero di livelli - 2
Spessore piste in rame - 35 um
Tabella 5: Dimensioni e specifiche di realizzazione della scheda
Conne�ore Tipologia
J1 5x2 pin / Passo 2.54mm
J2 Morse�o 2 pin / Passo 5.08mm J3 Morse�o 2 pin / Passo 5.08mm
Tabella 6: Specifiche conne�ori
Vite Tipologia
V1 Foro M3
V2 Foro M3
Tabella 7: Specifiche meccaniche per le viti di fissaggio
6 Silk-screen
Maggio 2021 13
7 Documenti allegati
Documento Tipo documento Autore
PN21004_3D.pdf 3D Render Jacopo Grecuccio
PN21004_SCH_R01.pdf Schema ele�rico Jacopo Grecuccio PN00120-HW.pdf Documentazione
tecnica della scheda PN00120
Jacopo Grecuccio
ACS724-Datasheet.pdf Datasheet del sensore di corrente
Allegro microsystems
Tabella 8: Elenco documenti allegati
8 Licenza e condizioni di utilizzo
Il so�oscri�o Jacopo Grecuccio, nato a Casarano (Lecce) il 24/04/1994, in qualità di autore del proge�o e di questo documento autorizza l’Università degli Studi di Perugia e i
proponenti del proge�o SIN_00968, senza limiti di tempo, anche ai sensi degli ar�. 10 e 320 cod.civ. e degli ar�. 96 e 97 legge 22.4.1941, n. 633, Legge sul diri�o d’autore, alla
pubblicazione, modifica e/o di�usione in qualsiasi forma del presente elaborato e prende a�o che la finalità di tali pubblicazioni sono meramente di cara�ere informativo ed eventualmente promozionale.
Casarano (LE), 17 Maggio 2021
Jacopo Grecuccio
Maggio 2021 15
Sistema di controllo con interfaccia di comunicazione radio 868 MHz
Jacopo Grecuccio
IoT consultant and Firmware developer
SP 72, 73042 Casarano (Lecce) Italy - VAT Number: IT-05116090753 E-mail: jacopogrecuccio1994@gmail.com
A�ività svolta nell’ambito dell’Avviso promosso dal Ministero dell’Università e della Ricerca per la presentazione di Idee proge�uali per Smart Cities and Communities and Social
Innovation di cui al D.D. n. 391/Ric. del 5 luglio 2012 e ss.mm.ii.. - SIN_00968 THE LEARNING METERS NETWORK: workpackage formativo del SCN_00398 - CUP
J49G14000140008
PN00120
Documentazione Hardware
Indice
1 Introduzione 3
2 Specifiche tecniche 4
2.1 Condizioni operative consigliate . . . 4 2.2 Cara�eristiche dei canali Analogico-Digitale . . . 4
3 Interfacce e pin-out 5
3.1 Interfaccia con sensori digitali/analogici (J1) . . . 5 3.2 Interfaccia con sistema Host/Slave (J2) . . . 6 3.3 Conne�ore di programmazione (J3) . . . 7
4 Cara�eristiche meccaniche 8
5 Silk-screen 9
6 Licenza e condizioni di utilizzo 11
Aprile 2021 1
Elenco delle tabelle
1 Parametri operativi consigliati . . . 4
2 Cara�eristiche del convertitore Analogico-Digitale . . . 4
3 Pin-out conne�ore J1 . . . 6
4 Pin-out conne�ore J2 . . . 7
5 Pin-out conne�ore J3 . . . 7
6 Dimensioni e specifiche di realizzazione della scheda . . . 8
7 Specifiche conne�ori . . . 8
8 Specifiche meccaniche per le viti di fissaggio . . . 9
9 Elenco documenti allegati . . . 10
Elenco delle figure
1 Scheda PN00120 . . . 32 Schema dei conne�ori . . . 5
3 Conne�ore J1 . . . 5
4 Conne�ore J2 . . . 6
5 Conne�ore J3 . . . 7
6 Meccaniche della scheda . . . 8
1 Introduzione
Figura 1: Scheda PN00120 La scheda PN-00120 è stata
proge�ata per svolgere il ruolo di modulo di comunicazione radio all’interno di una rete di sensori (Wireless-Sensors-Network WSN) che utilizzano la banda di frequenza 868MHz.
Il dispositivo si basa sul microcontrollore Texas Instruments CC1310 il quale è composto, ad alto livello, da due unità funzionali:
• RF-Core : ele�ronica che consente al dispositivo di comunicare e gestire in maniera e�iciente il canale radio 868MHz
• MCU-Core : basato su un
core Cortex-M3 e dotato delle principali periferiche per l’interfacciamento con sensori/dispositivi/sistemi esterno (I2C,UART,SPI,ADC) e di un modulo
cri�ografico hardware che può consentire l’implementazione di protocolli di trasmissione sicuri sul canale radio
La scheda è stata proge�ata in modo tale da poter utilizzare due tipologie di antenne:
• un’antenna “circuit-printed”, ovvero realizzata dire�amente sul PCB
• un’antenna esterna, connessa all’apposito conne�ore SMA di cui la scheda è dotata, per consentire eventuali miglioramenti delle prestazioni di trasmissione/ricezione sul canale radio
La proge�azione della scheda ele�ronica è stata condo�a al fine di creare un unico modulo hardware che potesse essere utilizzato per la realizzazione di due diversi a�ori all’interno di una rete wireless di sensori:
• Nodo periferico: dispositivo tipicamente collocato nel punto di misurazione (i.e. punto in cui viene “osservata” la grandezza da misurare) ed interfacciato con il/i
sensore/sensori utilizzati per rivelare la misura, che viene inviata poi al concentratore
• Concentratore: dispositivo tipicamente connesso al sistema che si occupa di elaborare i dati provenienti dai nodi periferici ed eventualmente inviarli verso altri sistemi (e.s.
a�raverso la rete internet).
Infine, il chip scelto (CC1310) consente di poter realizzare applicazioni low-power, essendo proge�ato secondo le specifiche di “ultra-low power device” e consentendo, a livello firmware, la gestione di vari stati di funzionamento (running, standby, sleep).
Aprile 2021 3
2 Specifiche tecniche
2.1 Condizioni operative consigliate
Descrizione Simbolo Minimo Val. Tipico Massimo Unità di misura Temperatura di
Descrizione Simbolo Minimo Val. Tipico Massimo Unità di misura Tensione in
Tabella 2: Cara�eristiche del convertitore Analogico-Digitale
3 Interfacce e pin-out
Figura 2: Schema dei conne�ori
3.1 Interfaccia con sensori digitali/analogici (J1)
Figura 3: Conne�ore J1
Il conne�ore J1 consente alla scheda di essere interfacciata con sensori aventi interfaccia di comunicazione digitale, dispositivi di I/O digitali (es. LED, Bo�oni), segnali analogici. Sul conne�ore sono riportati i pin DIO_0, DIO_1, DIO_5, DIO_6, DIO_7, DIO_8, DIO_9 dell’MCU CC1310, i quali possono essere configurati, a livello firmware, per svolgere le funzioni riportate nella tabella seguente.
Aprile 2021 5
Pin Nome segnale Tipologia segnale 1 V3v3(+3.3 V) Alimentazione 2 Ground (GND) Alimentazione
3 IO5 Input/Output digitale o Input analogico 4 Ground (GND) Alimentazione
5 IO6 Input/Output digitale o Input analogico
6 IO0/RXD1 Segnale di ricezione UART , I/O Digitale o Input analogico 7 IO7 Input/Output digitale o Input analogico
8 IO1/TXD1 Segnale di trasmissione UART , I/O Digitale o Input analogico 9 IO8 Input/Output digitale o Input analogico
10 IO9 Input/Output digitale o Input analogico Tabella 3: Pin-out conne�ore J1
3.2 Interfaccia con sistema Host/Slave (J2)
Figura 4: Conne�ore J2
A�raverso i pin disponibili sul conne�ore J2, la scheda può essere connessa ad un sistema host sfru�ando, a seconda delle specifiche del sistema host, uno qualsiasi dei seguenti protocolli di comunicazione seriale:
• UART
• SPI
Su tale conne�ore sono infa�i mappati i pin DIO_10, D_11, DIO_12, DIO_13, DIO_14 dell’MCU CC1310, che a livello firmware possono essere opportunamente configurati per implementare i protocolli di cui sopra.
Per maggiori informazioni sulla configurazione dei pin e sullo sviluppo del firmware, fare
Pin Nome segnale Tipologia segnale
1 Ground (GND) Alimentazione
2 Host/Slave IO / SPI CS 1 SPI Chip-select , Input/Output digitale 3 RXD2 / SPI MOSI SPI MOSI , Segnale di ricezione UART 4 TXD2 / SPI MISO SPI MISO , Segnale di trasmissione UART 5 Host/Slave IO 2 / SPI SCLK SPI Clock , Input/Output digitale
6 RST CC1310 Segnale di reset del MCU
7 Ground (GND) Alimentazione
Il conne�ore J3 presente sulla scheda, rende disponibili i segnali JTAG per la programmazione della MCU.
Figura 5: Conne�ore J3
Pin Nome segnale Tipologia segnale 1 RST CC1310 Segnale di reset del MCU 2 V3v3 (+3.3 V) Alimentazione
3 Ground (GND) Alimentazione
4 JTAG TCK Interfaccia di programmazione JTAG 5 JTAG TMS Interfaccia di programmazione JTAG
Tabella 5: Pin-out conne�ore J3
Aprile 2021 7
4 Cara�eristiche meccaniche
Figura 6: Meccaniche della scheda
Dimensione Simbolo Valore
Lunghezza A 60.00 mm
Larghezza B 42.00 mm
Spessore PCB - 1.50 mm
Numero di livelli - 2
Spessore piste in rame - 35 um
Tabella 6: Dimensioni e specifiche di realizzazione della scheda
Conne�ore Tipologia
J1 5x2 pin / Passo 2.54mm
J2 10x1 pin / Passo 2.54mm
J3 5x1 pin / Passo 2.54mm
U1 SMA / 5-pin Through-hole
BTH_1 Conne�ore ba�eria "a bo�one"
Tabella 7: Specifiche conne�ori
Vite Tipologia
V1 Foro M3
V2 Foro M3
Tabella 8: Specifiche meccaniche per le viti di fissaggio
5 Silk-screen
Aprile 2021 9
Documenti allegati
Documento Tipo documento Autore
PN00120_3D.pdf 3D Render Jacopo Grecuccio
PN00120_SCH_R01.pdf Schema ele�rico Jacopo Grecuccio CC1310_datasheet.pdf Datasheet Texas Instruments CC1310_tech_ref.pdf Manuale Tecnico Texas Instruments
Tabella 9: Elenco documenti allegati
6 Licenza e condizioni di utilizzo
Il so�oscri�o Jacopo Grecuccio, nato a Casarano (Lecce) il 24/04/1994, in qualità di autore del proge�o e di questo documento autorizza l’Università degli Studi di Perugia e i
proponenti del proge�o SIN_00968, senza limiti di tempo, anche ai sensi degli ar�. 10 e 320 cod.civ. e degli ar�. 96 e 97 legge 22.4.1941, n. 633, Legge sul diri�o d’autore, alla
pubblicazione, modifica e/o di�usione in qualsiasi forma del presente elaborato e prende a�o che la finalità di tali pubblicazioni sono meramente di cara�ere informativo ed eventualmente promozionale.
Casarano (LE), 12 Aprile 2021
Jacopo Grecuccio
Aprile 2021 11
consumo energetico domestico
Jacopo Grecuccio
IoT consultant and Firmware developer
SP 72, 73042 Casarano (Lecce) Italy - VAT Number: IT-05116090753 E-mail: jacopogrecuccio1994@gmail.com
A�ività svolta nell’ambito dell’Avviso promosso dal Ministero dell’Università e della Ricerca per la presentazione di Idee proge�uali per Smart Cities and Communities and Social
Innovation di cui al D.D. n. 391/Ric. del 5 luglio 2012 e ss.mm.ii.. - SIN_00968 THE LEARNING METERS NETWORK: workpackage formativo del SCN_00398 - CUP
J49G14000140008
Indice
1 Descrizione del sistema 3
1.1 Componenti del sistema . . . 3
1.2 Interfacce di comunicazione . . . 4
1.3 Entità-Relazioni . . . 4
2 Comunicazione sul canale radio 6 2.1 Specifiche del protocollo radio . . . 6
2.2 Protocollo dell’applicazione . . . 6
3 Nodo di misurazione 8 3.1 Specifiche Hardware . . . 8
3.2 Descrizione funzionale . . . 8
3.2.1 A�ivazione della procedura di pairing . . . 8
3.2.2 Pairing con un concentratore . . . 9
3.2.3 Reset delle informazioni di pairing . . . 11
3.2.4 Rilevazione dei dati dal campo . . . 11
3.3 Invio di una le�ura al concentratore . . . 12
4 Concentratore radio 13 4.1 Specifiche Hardware . . . 13
4.2 Descrizione funzionale . . . 13
4.3 Interazione con il gateway IoT-Blockchain . . . 14
4.4 Registrazione di un dato in blockchain . . . 14
5 Licenza e condizioni di utilizzo 17
Giugno 2021 1
Elenco delle tabelle
1 Riepilogo dei principali parametri del canale radio . . . 6
2 Stru�ura dell’intestazione di un pacche�o . . . 6
3 Tipologie dei pacche�i scambiati tra nodo e concentratore . . . 7
4 Specifiche di interconnessione tra PN00120 e PN21004 . . . 8
5 Parametri della comunicazione UART . . . 13
6 Documenti allegati . . . 16
Elenco delle figure
1 Schema logico del Sistema di Monitoraggio Energetico . . . 32 Diagramma Entità-Relazioni . . . 5
3 Rendering del nodo di misurazione . . . 8
4 Diagramma di sequenza della procedura di pairing . . . 10
5 Diagramma di sequenza dell’invio dei dati . . . 12
6 Rendering del concentratore . . . 13
1 Descrizione del sistema
Il sistema sviluppato consente il monitoraggio del cosnumo energetico di vari
dispositivi/ele�rodomestici all’interno di una singola utenza domestica e registrare i dati all’interno di un’infrastru�ura blockchain interagendo con un opportuno Smart-Contract.