IMA4 2016/2017 P32 : Différence entre versions

Version du 20 mars 2017 à 15:53

Cahier des charges

Présentation générale du projet

Contexte

L'expansion de l'utilisation des objets connectés permet de nos jours d'accéder à des données ou de contrôler aisément d'autres systèmes connectés à distance. Les objets connectés sont de plus en plus déployés mais leur sécurité n'est pas toujours testée. Par conséquent, de nombreuses informations sensibles sont susceptibles de transiter en permanence par le biais de multiples plages de fréquences.

Ceci amène donc un questionnement sur la sécurité des transferts de données entre la multitude d'objets connectés actuellement.

Objectif du projet

L'objectif de ce projet est de réaliser un brouilleur d'ondes radiofréquence dans la bande des 868 MHz capable de bloquer les communications LoRa.

Description du projet

A l'aboutissement du projet, nous devrions être capable de détecter une communication LoRa dans la bande des 868 MHz, et de la brouiller elle seule, sans incidence sur les autres communications sur d'autres fréquences du réseau LoRa.

Pour ce faire, nous devrons réaliser un montage réalisant un brouillage sur la plage 863-870Mhz afin d'empêcher toute communication LoRa, en envoyant du bruit électronique sur toute la plage de fréquence.

Pour la suite du projet, nous perfectionnerons ce montage pour qu'il puisse détecter une communication LoRa à une fréquence donnée (grâce au "join-request message" de 18 octets envoyés par le end-point/node, ou bien grâce aux informations données dans le préambule des paquets), afin d'envoyer des données erronées et de bloquer uniquement cette communication.

Si le temps et le budget le permettent, nous pourrons aussi être amenés à brouiller la plage de fréquences autour des 433 MHz (aussi utilisé par le réseau LoRa).

Choix techniques : matériel et logiciel

Afin de réaliser ce système, nous allons utiliser un microcontrôleur cc430 muni d'un transceiver cc1101, d'un récepteur LoRa(868MHz) communicant via protocole SPI avec le microcontrôleur, 2 antennes, une batterie, quelques LEDs.

Calendrier prévisionnel

Liste des tâches à effectuer

Documentation sur le réseau LoRa
1. moyen de transmission
2. format de modulation
3. trame des paquets
Réalisation du premier montage brouillant toute la plage
1. contrôler l'émetteur RF du cc430
2. programmer un bruitage sur la plage 863-870MHz
3. test et optimisation
Ajout d'un récepteur LoRa pour détecter et brouiller une seule communication
1. contrôler le récepteur LoRa avec le cc430 par protocole spi
2. détecter une communication LoRa à une fréquence donnée
3. contrôler l'émetteur RF afin de brouiller cette communication de manière brutale
4. brouiller cette communication en tentant de changer les données du paquet
5. test et optimisation

Calendrier

Avant le 19/12/16 - Élaboration du Cahier des charges et remplissage du Wiki

Avant fin Janvier - Complément du Cahier des Charges et listage du matériel nécessaire pour le projet

Répartition sur le S8 - 120h: Réalisation de la 1ere fonction (45h) / Réalisation de la 2e fonction (45h) / Test et débuguage (30h)

Feuille d'heures

Tâche	Prélude	Heures S1	Heures S2	Heures S3	Heures S4	Heures S5	Heures S6	Heures S7
Cahier des charges / Wiki	4h	2h	3,5h	4h			1h	1h
Documentation sur le réseau LoRa		6h	1,5h	2h
1ère fonction			2h	1h	8h	6h	6h
2ème fonction
Test et débuguage						1h	1h	1h

Avancement du Projet

Phase préparatoire

Jeu 15/12/16

Rendez-vous de mise au point du cahier des charges avec les trois encadrants (M. Boé, M. Vantroys et M. Redon)
Elaboration du cahier des charges

Semaine 1

23/01/17 - 29/01/17

Revue du Cahier des Charges
Recherches approfondies sur les modes de transmissions du réseau LoRa
Recherche de matériel

Semaine 2

30/01/17 - 05/02/17

Précisions sur le cahier des charges
Listage du matériel
Recherche et détermination de solutions technologiques possibles pour les fonctions demandées

Semaine 3

06/02/17 - 12/02/17

validation du matériel

nous allons utiliser un cc430f5137 (MCU+RF) monté sur une carte optimisée pour les communications autours de 868Mhz

Semaine 4

13/02/17 - 19/02/17

Recherche de solutions pour répondre à la 1ère fonction (brouiller la plage 863-870Mhz).

Après une lecture approfondie de la datasheet du module RF du cc430, nous avons choisi d'utiliser la fréquence de base du module (pouvant être définie grâce aux registres) couplée au registre CHANNR. Cela nous permettra de modifier plus facilement la fréquence de la porteuse, en suivant la formule suivante : .

Nous pourrons alors balayer la plage de fréquence en changeant la valeur de CHANNR.

Semaine 5

27/02/17 - 05/03/17 A l'aide de la datasheet du cc1101 (datasheet_cc1101 pages : 70 à 95), nous avons défini les registres du module RF de la manière suivante (sachant que la fréquence du quartz est de 26MHz, soit Fxosc=26MHz) :

La fréquence de base a été fixée à 862,999MHz en suivant la formule donnée dans la data sheet

ce qui nous a donné les valeurs FREQ2=0x21, FREQ1=0x31 et FREQ0=0x3A (FREQ=2 175 290).

Nous avons suivi la formule afin d'avoir un espacement entre les cannaux d'environ 100Khz

ce qui nous a donné MDMCFG1=0x02 (CHANSPC_E=2) et MDMCFG0=0x00(CHANSPC_M=0).

Pour le moment, nous avons choisi le mode de modulation AM, nous avons donc initialisé les registres MDMCFG2=0x30 (mode ASK/OOK) et FREND0=0x50(patable=0 donnant le mode ASK).

Nous avons créé une bibliothèque RFconfig.h regroupant les valeurs de tous les registres :

#include <cc430f5137.h>
#include <stdint.h>
#include <msp430.h> 

//863-870Mhz => 26MHz crystal and high VCO recommended

//MDMCFG0.CHANSPC_M=0 & MDMCFG1.CHANSPC_E=2 ==> chann spacing~100kHz

//start at 863 Mhz stop at 870
//FREQ=00 10 00 01 00 11 00 01 00 11 10 10
//FREQ2=0x21   FREQ1=0x31   FREQ0=0x3A
//CHANNR from 0 to 69 


#define SMARTRF_CC430F5137_H
#define SMARTRF_RADIO_CC430F5137

#define SMARTRF_SETTING_IOCFG2     0x29 //default 
#define SMARTRF_SETTING_IOCFG1     0x2E //default
#define SMARTRF_SETTING_IOCFG0     0x02 //assert if TX fifo above trsh
#define SMARTRF_SETTING_FIFOTHR    0x07 //default (0x0F may be better)
#define SMARTRF_SETTING_SYNC1      0xD3 //default
#define SMARTRF_SETTING_SYNC0      0x91 //default
#define SMARTRF_SETTING_PKTLEN     0xFF //default (disabled by PKCTRL0 set to 0x05)
#define SMARTRF_SETTING_PKTCTRL1   0x04 //default
#define SMARTRF_SETTING_PKTCTRL0   0x05 //normal pkt format, variable pkt lenght
#define SMARTRF_SETTING_ADDR       0x00 //default (device address)
#define SMARTRF_SETTING_CHANNR     0x00 //0 (will be incremented in main.c)
#define SMARTRF_SETTING_FSCTRL1    0x0F //default (IF frequency)
#define SMARTRF_SETTING_FSCTRL0    0x00 //default (freq offset)
#define SMARTRF_SETTING_FREQ2      0x21 /*freq*/
#define SMARTRF_SETTING_FREQ1      0x31 //868Mhz
#define SMARTRF_SETTING_FREQ0      0x3A /*freq*/
#define SMARTRF_SETTING_MDMCFG4    0x8C //default (BW=203KHz)
#define SMARTRF_SETTING_MDMCFG3    0x22 //default (data rate)
#define SMARTRF_SETTING_MDMCFG2    0x30 // ASK/OOK,no sync-word
#define SMARTRF_SETTING_MDMCFG1    0x02 // 2 bytes preamble, chanspc_e=2
#define SMARTRF_SETTING_MDMCFG0    0x00 //chanspc_m=0
#define SMARTRF_SETTING_DEVIATN    0x47 //default (no effet on ASK/OOK mode)
#define SMARTRF_SETTING_MCSM2      0x07 //default timeout disable
#define SMARTRF_SETTING_MCSM1      0x18 //stay in TX mode
#define SMARTRF_SETTING_MCSM0      0x18 //autocal when going in TX or RX
#define SMARTRF_SETTING_FOCCFG     0x36 //default (frenquency offset not used)
#define SMARTRF_SETTING_BSCFG      0x6C //default
#define SMARTRF_SETTING_AGCCTRL2   0x03 //default (maximum possible gain)
#define SMARTRF_SETTING_AGCCTRL1   0x40 //default
#define SMARTRF_SETTING_AGCCTRL0   0x91 //default
#define SMARTRF_SETTING_WOREVT1    0x87 //default
#define SMARTRF_SETTING_WOREVT0    0x6B //default
#define SMARTRF_SETTING_WORCTRL    0xF8 //default
#define SMARTRF_SETTING_FREND1     0x56 //default
#define SMARTRF_SETTING_FREND0     0x50 //patable=0 -> ASK
#define SMARTRF_SETTING_FSCAL3     0xE9 //smartRF studio
#define SMARTRF_SETTING_FSCAL2     0x2A //high VCO choosed
#define SMARTRF_SETTING_FSCAL1     0x00 //smartRF studio
#define SMARTRF_SETTING_FSCAL0     0x1F //smartRF studio
#define SMARTRF_SETTING_FSTEST     0x59 //default (test only)
#define SMARTRF_SETTING_PTEST      0x7F //default (test only)
#define SMARTRF_SETTING_AGCTEST    0x3F //default (test only)
#define SMARTRF_SETTING_TEST2      0x81 //smartRF studio
#define SMARTRF_SETTING_TEST1      0x35 //smartRF studio
#define SMARTRF_SETTING_TEST0      0x0B //default

Semaine 6

06/03/17 - 12/03/17

Nous avons préparé un premier code réalisant une rampe sur la plage 863-870MHz. Ce code est basé sur une boucle infinie et incrémente le registre chann de 0 à 69 (pour passer de 863 à 870Mhz) et envoyant des paquets 0xFF grâce aux fonctions ChangeChannel(chann) et send_comand() (qui ont été défini dans le cadre d'un projet IMA5 de 2016).
Après quelques corrections du code nous avons pu le compiler grâce au Makefile.
Avec le Makefile et le montage suivant branché en usb sur le PC, nous avons upload le main sur le cc430.

Semaine 7

13/03/17 - 19/03/17

@@ Ligne 165 : / Ligne 165 : @@
 ''[[13/02/17 - 19/02/17]]''
 *Recherche de solutions pour répondre à la 1ère fonction (brouiller la plage 863-870Mhz).
 Après une lecture approfondie de la datasheet du module RF du cc430, nous avons choisi d'utiliser la fréquence de base du module (pouvant être définie grâce aux registres) couplée au registre CHANNR. Cela nous permettra de modifier plus facilement la fréquence de la porteuse, en suivant la formule suivante : [[Fichier:rampe.png]].
 Nous pourrons alors balayer la plage de fréquence en changeant la valeur de CHANNR.