TFM: Design and implementation of a gateway node based on LTE mobile communications for a Wireless Sensor Network

Wireless Sensor Networks (WSN) research has recently become a key element in the Internet of Things (IoT) concept. These networks use autonomous devices, also known as nodes, whose purpose is to gather information from the environment and transmit it on the internet. We may classify these nodes into two categories: sensor nodes, which extract information from diverse environment parameters; and gateway nodes that transmit this information outside the network.

The main goal of this thesis is the development of a gateway node based in fourth generation mobile communications (4G). This gateway node has been developed both at hardware and software level and should be integrated in a wireless sensor network at future stages.

The hardware for this project is based in a previous design of a modular PCB developed at the B105 Electronic Systems Lab. Some modifications have been introduced in the original design in the power supply, RF and voltage shifter blocks in order to complete a functional prototype. The software architecture has been completely designed and implemented from the very beginning based on YetiOS – an embedded OS developed at the B105 Lab – including a specific API for the module and diverse connectivity functionalities such as call features and TCP/IP communication establishment.

Each hardware and software module has been tested separately and also operation of the whole node. In addition, system performance was evaluated measuring three parameters: consumption, latency and throughput, which are critical in the deployment of a practical application for the node.

The obtained results are discussed at the end of the document, comparing them to the original objectives and finally some working lines are proposed to continue with the node development.

TFG: Desarrollo de servicios interactivos para un tablón expositor con iluminación LED.

El tablón expositor del laboratorio Electronic Systems Lab B105, ubicado en el pasillo de la primera planta del edificio B en la ETSIT, cuenta con un sistema de iluminación LED controlado por una Raspberry Pi.

Los LEDs del tablón están controlados por un modelo de drivers de Texas Instruments: TLC5940. Dichos drivers, mediante las señales de entrada pertinente, envían por sus salidas las respectivas señales que hayamos configurado. Para ello contamos con la librería TLC5940 de código abierto, que permite enviar estas señales en un nivel de abstracción más alto, es decir, pudiendo elegir directamente los colores y segmentos de LED y encargándose de enviar las señales pertinentes. Dicha librería ha sido modificada con el objetivo de poder realizar estas acciones de forma aún más sencilla.

El objetivo de este trabajo de Fin de Grado es desarrollar una serie de funcionalidades interactivas que, mediante el uso de una interfaz en un teléfono Android, permita la interacción del usuario con el tablón, pudiendo configurar los diferentes efectos de luces que queremos personalizar.

Se han realizado las siguientes fases del proyecto:

  • Diseño e implementación del código a ejecutar en un sistema Raspberry Pi en C++, con el objeto de crear diferentes efectos de los diodos LED y funcionalidades para el tablón:
    • Codificación de los diversos efectos de luces.
    • Diseño del código e interrupciones para la conexión Bluetooth,utilizando las librerías disponibles para Raspberry Pi.
  • Diseño e implementación de la aplicación para teléfonos Android:
    • Diseño e implementación de la interfaz de usuario, incluyendo la posibilidad de personalización para los diferentes efectos.
    • Implementación de la conectividad Bluetooth desde la aplicación utilizando las librerías proporcionadas por Android.
    • Desarrollo del código Java que gestiona la lógica de la aplicación.
  • Pruebas y validación del proyecto.

Las diferentes fases se han enfocado con vistas a la posibilidad de ampliar el proyecto en el futuro añadiendo nuevas alternativas de control y uso tanto a la Raspberry Pi como a la aplicación móvil.

Ejemplos de la interfaz de usuario:


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Vídeo demostrativo: