WIFI Master Extension¶

Features¶

• Steuere Bricks/Bricklets drahtlos über Smartphone oder Tablet
• Arbeitet mit 802.11b/g/n Access Points, WEP, WPA, WPA2 Personal und Enterprise Verschlüsselung
• Ausgestattet mit einem 18dBm Verstärker für große Reichweite
• Externer RP-SMA und U.FL Antennenanschluss

Beschreibung¶

Mit dieser WIFI Extension können Bricks und Bricklets drahtlos mittels Smartphone, Tablet oder PC gesteuert werden. Weitere Informationen zum Master Extension Konzept gibt es in der allgemeinen Beschreibung. Die Extension ist mit einem GainSpan GS1011MEES WLAN Modul mit integriertem Leistungsverstärker ausgestattet der eine erweiterte Reichweite im Vergleich zu ähnlichen Modulen erlaubt.

Die Extension unterstützt zwei Modi. Im Full Speed Modus ist der WLAN Transceiver permanent eingeschaltet. Eingehende Daten werden unverzüglich verarbeitet. Im Low Power Mode ist das Modul nicht permanent an, der Transceiver geht nach jeder Nachricht in den Schlafmodus. Dies führt zu einer drastisch reduzierten Leistungsaufnahme aber auch zu einem deutlich geringeren Datendurchsatz.

Da die Extension selbst die von der API generierten TCP/IP Pakete behandeln kann, ist es möglich direkt vom Smartphone, Tablet oder (Embedded) PC zu steuern. Der Brick Daemon ist dann nicht mehr notwendig.

Um die WIFI Extension zu nutzen ist ein Master Brick notwendig. Der RED Brick wird zurzeit nicht unterstützt. Wenn andere Bricks gesteuert werden sollen, so kann ein Stapel aus diesen gebaut werden und auf den Master Brick gesteckt werden. Wenn Bricklets verwendet werden sollen, so können diese einfach an der Master Brick oder andere Bricks im Stapel angeschlossen werden. Aus der Programmierersicht ist dies absolut transparent, d.h. alle Bricks und Bricklets können so genutzt werden als ob sie direkt per USB mit dem steuernden Gerät verbunden wären.

Der benutzte Master Brick sollte eine Firmware Version von 1.3.0 oder neuer besitzen um diese Extension nutzen zu können.

Die folgenden Kombinationen von Extensions in einem Stapel sind möglich. Die Reihenfolge im Stapel ist dabei nicht relevant:

• WIFI / RS485 Master

Technische Spezifikation¶

Ressourcen¶

• Schaltplan (Download)
• Umriss und Bohrplan (Download)
• Quelltexte und Platinenlayout (Download)

WLAN Netzwerk¶

Die Master Extension erlaubt es eine drahtlose Verbindung zu einem Master Brick und allen angeschlossenen Bricks und Bricklets herzustellen. Es ist kein Brick Deamon notwendig um diese Extension zu nutzen.

Um den Brick Viewer mit einem drahtlosen Aufbau zu verbinden muss die IP Adresse und der konfigurierte Port im Setup Tab eingegeben werden. Nach dem Klick auf "Connect" wird dann eine Verbindung zu der WIFI Extension und nicht zu dem lokal laufenden Brick Daemon hergestellt.

Für die eigene Anwendung muss im Quelltext der übergebene Host und Port im connect Aufruf modifiziert werden, z.B.:

ipcon.connect("localhost", 4223)

muss nach

ipcon.connect("192.168.0.25", 4223)

geändert werden.

WLAN Konfiguration¶

Die WIFI Extension wird über das Tab des Master Bricks im Brick Viewer konfiguriert. Als erstes muss die SSID des WLAN Netzes eingegeben werden. Die SSID ist der Name des WLAN Netzes zu dem sich die WIFI Extension im Client Modus verbinden soll, bzw. der Name des WLAN Netzes das die WIFI Extension im Access Point Modus oder Ad Hoc Modus bereitstellt (im Folgenden geht es um den Client Modus). Die SSID kann maximal 32 ASCII Zeichen lang sein (Anführungszeichen ist nicht erlaubt).

IP Adresse¶

Dann zwischen DHCP oder statischer IP Adresse wählen. Für den Fall, dass DHCP genutzt werden soll muss einfach DHCP ausgewählt werden und der Port definiert werden.

Wenn eine statische IP Adresse genutzt werden soll muss diese zusammen mit der Subnet Mask und Gateway Adresse konfiguriert werden. Zusätzlich ist auch der Port über den kommuniziert werden soll zu konfigurieren.

Verschlüsselung¶

Wir empfehlen ein verschlüsseltes Netzwerk zu nutzen. WPA/WPA2, WPA Enterprise (EAP-FAST, EAP-TLS, EAP-TTLS, PEAP) und WEP sind verfügbar.

Um WPA zu nutzen muss nur der Schlüssel (eingeschränkt auf ASCII Zeichen, ohne das Anführungszeichen) eingegeben werden.

Für WPA Enterprise muss die äußere Authentifizierung (FAST, TLS, TTLS, PEAP), die innere (MSCHAP, GTC), Benutzer und Passwort konfiguriert werden sowie die notwendigen Zertifikate (ca cert, client cert, private key) hinzugefügt werden.

Um WEP zu benutzen muss ein Schlüssel und ein Schlüssel Index eingegeben werden. Ist kein Index bekannt so ist dieser vermutlich 1. Der Schlüssel ist hierbei in Hex-Notation einzutragen mit voller Schlüssellänge (abhängig von 64bit und 128bit Schlüssel).

Bemerkung

WEP Verschlüsselung ist gebrochen und bietet keine Sicherheit mehr. Daher wird dringend dazu geraten stattdessen WPA/WPA2 Verschlüsselung zu verwenden.

Soll keine Verschlüsselung genutzt werden muss "No Encryption" gewählt werden.

Power Mode¶

Nun kann noch der Power Mode konfiguriert werden. Es gibt zwei Modi: Full Speed und Low Power. Im Full Speed Modus verbraucht die Extension mehr Leistung besitzt aber einen deutlich höheren Datendurchsatz. Dies ist für die meisten Anwendungen die typische Konfiguration. Müssen nur ein paar Nachrichten pro Sekunden transferiert werden, z.B. bei der drahtlosen Temperaturmessung, so kann auch der Low Power Mode gewählt und Energie gespart werden.

Bemerkung

Der Power Mode wird nicht permanent gespeichert, er wird beim Neustart des Master Bricks automatisch auf Full Speed zurückgestellt. Dies ist notwendig, da der Low Power Mode nicht schnell genug ist für die initiale Enumerierung nach einem Neustart. Daher muss der Low Power Mode nach jedem Neustart neu eingestellt werden.

Zum Schluss muss auf "Save WIFI Configuration" geklickt werden um die Konfiguration dauerhaft auf der WIFI Extension zu speichern. Falls andere Einstellungen als der Power Mode geändert wurden muss der Master Brick neu gestartet werden um die neue Konfiguration zu übernehmen. Nach dem Neustart sollte der Master Brick bei Eingabe der konfigurierten IP Adresse und Port im Brick Viewer erreichbar sein.

Access Point Modus und Ad Hoc Modus¶

Es ist möglich direkt mit der WIFI Extension zu kommunizieren, ohne einen zusätzlichen externen Access Point. Um dies zu ermöglichen wurde ein Access Point und ein Ad Hoc Modus implementiert. Da der Ad Hoc Modus vom sich verbindenden Gerät spezifisch unterstützt werden muss, empfehlen wir die Verwendung des Access Point Modus. Im AP Modus simuliert die WIFI Extension einen Access Point und sie sollte als ganz normaler Access Point auf dem PC angezeigt werden.

Es ist möglich bei beiden Modi zwischen DHCP und statischer IP auszuwählen. Falls DHCP ausgewählt wird, muss der DHCP Server von außen bereitgestellt werden! Es gibt keine DHCP Server Implementierung auf dem WLAN Modul. Da das aufsetzen eines DHCP Servers mühselig sein kann, empfehlen wir die Benutzung einer statischen IP.

Als Verschlüsselung steht WEP zur Verfügung. WPA wird im Ad Hoc und Access Point Modus leider nicht unterstützt. Der WEP Schlüssel sollte 64 oder 128 Bit groß sein und in hexadezimaler Schreibweise angegeben sein. Gültige WEP Schlüssel können hier generiert werden.

Authentifizierung¶

Die WIFI Extension unterstützt seit Master Brick Firmware Version 2.2.0 Authentifizierung. Diese ist standardmäßig deaktiviert. Um Authentifizierung zu aktivieren muss das Häkchen bei "Use Authentication" gesetzt und ein Authentifizierungsgeheimnis eingetragen werden. Das Geheimnis kann maximal 64 ASCII Zeichen lang sein. Nachdem die Konfiguration gespeichert und der Master Brick neugestartet wurde ist Authentifizierung aktiv.

Ab jetzt muss jede TCP/IP Verbindung zur WIFI Extension zuerst nachweisen, dass sie das Authentifizierungsgeheimnis kennt, bevor normale Kommunikation stattfinden kann. Für mehr Informationen zur Authentifizierung siehe das dazugehörige Tutorial.

LEDs und Anschlussmöglichkeiten¶

Die blaue LED leuchtet permanent wenn die Extension mit Strom versorgt wird. Als Status LED ist eine grüne LED vorhanden (permanent aus = Fehler, blinkend = Verbindungsaufbau, permanent an = Verbunden).

Das WLAN Modul ist mit einem U.FL Anschluss und einem 75Ω U.FL nach RP-SMA Kabel ausgestattet. Abhängig von der Anwendung kann dieses Kabel auch vom WLAN Modul getrennt und ein eigenes angeschlossen werden.

Programmierschnittstelle¶

Siehe Master Brick Dokumentation.