Nœud du réseau de capteur sans fil (WSN) dans une architecture embarquée de type FPGA

Abstract

Dans le présent travail, nous avons développé un nœud capteur sans fil à base d'un circuit FPGA pour un système de surveillance vibratoire des machines, dans le but de faire un diagnostic de défauts. Le nœud capteur sans fil proposé est basé sur le circuit FPGA " Artix-7 XC7A35T " de Xilinx, connecté via deux interfaces séries SPI avec deux modules : le module radio "nRF24L01+ " de faible coût et de faible puissance, et un accéléromètre numérique MEMS de type " ADXL 345 ". En ce qui concerne la sécurité, nous avons conçu deux architectures matérielles (niveau RTL) des modules de cryptage/décryptage AES-128 bits (Advanced Encryptions Standard), qui sont implémenté comme des IP ocres personnalisés, de sorte que les données transmises sont hautement sécurisées. En plus, nous avons amélioré la précision de la synchronisation lors d'une acquisition simultanée de données dans le réseau. Une solution a été proposée basée sur un nœud sink qui joue le rôle d'un maître pour déclencher les acquisitions de données. Pour valider les nœuds développés, des tests expérimentaux ont été effectués sur un banc d'essai d'une machine tournante ayant un défaut de déséquilibre. Les résultats obtenus ont montré que ces nœuds assurent les exigences d'acquisition de données synchrones où une erreur moyenne de 83.33 ns est atteinte. Grâce à un fonctionnement périodique du nœud capteur, la durée de vie a été élargie à une durée de plus de 48 heures d'exploitation possible. Cette durée a été estimée pour une batterie de capacité typique de 1000 mAh.