Fórum ElektroLab.eu

Moduly IoT od Microchip

Moduly IoT od Microchip
TME S.r.o. Pridal  TME S.r.o.
  151 zobrazení
2
 0
IoT Technológie a automatizácia

Už niekoľko rokov je jednou z najpopulárnejších fráz prítomných v elektronickom priemysle spojenie IoT, teda „Internet vecí” (z ang. Internet of Things). Nižšie vám predstavujeme kompaktné moduly, ktoré uľahčujú a zrýchľujú produkciu a typizáciu IoT zariadení. Sú to sady pripravené spoločnosťou Microchip, ktoré komunikujú cez Bluetooth alebo Wi-Fi siete, pripravené na spoluprácu s Amazon Web Services alebo Google Cloud.

Nielen v priemysle, ale aj v každodennom živote pozorujeme lavínovo rastúci počet zariadení, ktorých fungovanie si vyžaduje stále alebo pravidelné spojenie s internetom, minimálne s domácou alebo firemnou lokálnou sieťou. Túto konektivitu využívame skoro na každom kroku: od ovládania televízorov pomocou smartfónov po komplexnú automatizáciu fabrík.

Komunikácia s a medzi všetkými obvodmi pracujúcimi v systéme umožňuje centralizovať ovládanie (ako v prípade výrobnej linky alebo inteligentného domu), ale spája sa aj so sťahovaním a odosielaním veľkého množstva dát. Tieto dáta sa zhromažďujú z rôznych senzorov, zvyčajne pomocou mikrokontrolérov, ktorých výpočtový výkon neumožňuje komplexne analyzovať informácie (nehovoriac o ich prezentovaní užívateľovi prístupným spôsobom). Pri spracúvaní dát môže pomôcť lokálny server, no náklady na jeho inštaláciu a prevádzku sú často neproporčné k prínosom. Preto konštruktéri najčastejšie volia služby externých firiem, napríklad Amazonu alebo Googlu, t. j. služby poskytujúce uchovávanie a spracúvanie dát „v cloude”.

Tu sa objavuje nová výzva, ktorú musí zvládnuť každé IoT zariadenie: bezpečnosť. Bohužiaľ, príliš jednoduché zariadenie bude v domácej alebo firemnej sieti slabým bodom celej infraštruktúry. Navyše nezaistí ani náležitú ochranu dát. Tragické následky, ktoré spôsobuje absencia vhodnej ochrany, najmä v prípade sieti napojených na internet, určite nikomu netreba pripomínať.

Moduly IoT od Microchip

Na tvorbu zariadení typu IoT sa používajú 32-bitové mikrokontroléry. Disponujú dostatočným výpočtovým výkonom a projektujú sa s ohľadom na sieťové aplikácie. Ich kapacity umožňujú umiestnenie komplexného softvéru zodpovedného za obsluhu užívateľských aplikácií, obsluhu bezdrôtového prenosového štandardu a zaistenie dostatočnej úrovne bezpečnosti prenášaných údajov medzi zariadením a cloudom (autentifikácia a kryptografia). Na druhej strane nutnosť vytvoriť takto komplikovaný softvér je zároveň aj nedostatok. Príprava tohto riešenia je časovo náročná, vyžaduje si poznatky o architektúre využívaného obvodu, poznanie knižníc na obsluhu balíka TCP/IP a protokolov v type MQTT alebo kompatibilného operačného systému na pokročilej úrovni. Navyše je potrebné zohľadniť implementáciu riešení zodpovedných za bezpečnosť v oblasti odosielaných informácií a možného update’u firmware’u nášho zariadenia. V mnohých prípadoch sa môže ukázať, že použitie 32-bitového mikroprocesoru zbytočne komplikuje život. Najmä, keď projektujeme funkčne jednoduchú aplikáciu (napríklad realizujúcu snímanie údajov z environmentálnych senzorov a reagujúca na ich zmeny na základe pokynu prichádzajúcej z riadiaceho centra via cloud).

Preto Microchip ponúka kompaktné IoT moduly vybavené 8 a 16-bitovými mikrokontrolérmi AVR alebo PIC v závislosti od potrieb a preferencií.

Jednotlivé funkcionality SMART/CONNECTED/SECURE sú realizované dedikovanými blokmi (mikrokontrolér/komunikačný modul/autorizačný obvod)

Kľúčové údaje o šiestich moduloch dostupných v ponuke TME uvádzame v tabuľke nižšie. Ich základné rozdelenie je delenie na mikrokontroléry AVR a PIC. V každej z týchto skupín si môžu naši zákazníci vybrať jeden z troch modelov: energeticky úsporný modul prispôsobený Bluetooth komunikácie; Wi-Fi modul určený na prácu s Amazon Web Services (AWS); alebo modul Wi-Fi určený pre službu Google Cloud.Všetky dosky sú vybavené debuggerom, ktorý zlepšuje spoluprácu s IDE a zrýchľuje fázu prototypizácie. Vďaka nemu a komunikácii cez USB port prebieha programovanie modulu v prostredí Microchip MPLAB® X IDE bezproblémovo. Softvér identifikuje modul automaticky, LEDky ukážu aktuálny stav zariadenia a užívateľ má k dispozícii virtuálny COM port a kanál logického analyzátora (GDI GPIO). Navyše, produkty vytvorené na báze mikrokontrolérov AVR ostávajú kompatibilné s populárnym prostredím Atmel Studio a Atmel Start.

Treba dodať, že vďaka technológii eXtreme Low Power (XLP) môžu byť moduly Bluetooth napájané „gombíkovou” batériou CR2032. Ostatné modely sú vybavené kontrolérom nabíjania a konektorom pre zapojenie lítium-iónového článku (Li-Ion) alebo lítium-polymérového článku (Li-Pol).

Model Mikrokontrolér Konektivita Dedikovaný službe
AVR-BLE ATmega3208 Bluetooth n/d
AVR-IOT-WA ATmega4808 Wi-Fi Amazon Web Services
AVR-IOT ATmega4808 Wi-Fi Google Cloud
PIC-BLE PIC16LF18456 Bluetooth n/d
PIC-IOT-WA PIC24FJ128GA705 Wi-Fi Amazon Web Services
PIC-IOT PIC24FJ128GA705 Wi-Fi Google Cloud

 

Každý z modulov má doplnkovú komponenty inštalované na DPS. V závislosti od modelu to môžu byť tieto: konektor GPIO poskytujúci priamy prístup k funkcii mikrokontroléra, fyzické tlačidlá, doplnkové LEDky, svetelný senzor (TEMT6000, výlučne verzie Wi-Fi), teplotný senzor (MCP9808 alebo MCP9844) alebo akcelerometer (BMA253, výlučne verzie Bluetooth).

Konektivita a bezpečnosť

WiFi komunikácia sa realizuje prostredníctvom modulu ATWINC1510 vyrábaného spoločnosťou Microchip. Pracuje v pásme 2.4GHz (b/g/n), obsluhuje TCP/IP vo verzii IPv4 a je kompatibilný so šifrovanými sieťami prostredníctvom protokolov WPA/WPA2, TLS a SSL. Produkty určené pre Bluetooth spojenia sú vybavené modul RN4870. Je to overené autorské riešenie Microchip. Umožňuje komunikáciu v štandarde Bluetooth 5 a obsluhuje sa pomocou príkazov odosielaných UART rozhraním UART. Obidva komunikačné moduly (a teda aj všetky prezentované produkty majú certifikáciu pre prevádzku v kľúčových regiónoch sveta: Severnej Amerike, Európe, Japonsku, Kórei, na Taiwane a v Číne.

Dáta odosielané modulmi Microchip ostávajú dodatočne chránené vďaka použitiu šifrovacieho procesora ATECC608A. Je to obvod využívajúci ECC (kryptografia na báze eliptických kriviek). Keďže overovanie (šifrovanie) prebieha v dedikovanom obvode, prebieha rýchlo a spoľahlivo, za vysokej bezpečnosti informácií. Tieto zariadenia sú od začiatku registrované v AWS alebo Google Cloud, čo pre užívateľa znamená ďalšiu úsporu času.

Mikrokontroléry

Moduly, ktorých srdcom sú mikrokontroléry AVR, majú inštalovaný jeden z dvoch obvodov, ATmega3208 alebo ATmega4808. ide o príbuzné, 8-bitové konštrukcie líšiace sa veľkosťou pamäte pre program (príslušne: 32KB a 48KB) a operačnej pamäte (4KB a 8KB). Môžu pracovať pri frekvencii 20MHz. Mikrokontroléry sú vybavené 4 timermi so 16-bitovými frekvenčnými rozdeľovačmi. Užívateľ má k dispozícii aj 12 kanálov A/C prevodníka. Obvody môžu komunikovať s periférnymi zariadeniami pomocou protokolov SPI I2C a USART.

Pokročilejším riešením je mikrokontrolér PIC16LF18456, prítomný v moduloch PIC-BLE. Bol navrhnutý ako energeticky úsporný (technológia eXtreme Low-Power) a pre prácu s mnohými senzormi. Má 12-bitový, 24 kanálový analógovo-digitálny prevodník s funkciou prepočítavania (ADC2). Môže pracovať vez ohľadu na jadro a budiť jadro z režimu spánku – a takto šetriť spotrebu energie. V obvode sa našlo miesto aj pre dva komparátory, dva 10-bitové generátory PWM, štyri 8-bitové a štyri 16-bitové počítadlá a 5-bitový C/A prevodník.

V moduloch PIC-IoT boli použité mikrokontroléry PIC24FJ128GA705. Ide o 16-bitové obvody pracujúce pri frekvencii do 32MHz. Sú určené pre mobilné aplikácie (napájané z akumulátorov). Podobne ako v prípade PIC16LF18456 sú v nich použité CIP technológie, t. j. periférne zariadenia nezávislé od jadra, čo umožňuje ďalšiu úsporu energie. Na báze mikrokontroléra možno vytvoriť dotykovú klávesnicu v kapacitnej technológii. Má tiež vytvorené hodiny reálneho času a 3 analógové komparátory. S komponentmi prítomnými v moduloch PIC-IoT predstavuje tento obvod jednoducho programovateľný a efektívny nástroj, ktorý môže slúžiť na tvorbu pokročilých IoT zariadení.

V nasledujúcom videu je jednoduchá aplikácia, ktorá využíva základné funkcionality modulov Microchip vybavených PIC mikrokontrolérom. Obvod je prepojený so službou Google Nest. Po prijatí výzvy sa stiahne informácia o počasí v danej lokalite. Pomocou jednej z Click dosiek značky Mikroelektronika (v tomto prípade je to ovládač krokového motora) modul nastaví ukazovateľ tak, aby zobrazoval symbol aktuálnych poveternostných podmienok v lokalite zadanej užívateľom.

 

Zdroj :

tme.eu

Wikipedia - IoT

Become a Patron!



Páčil sa Vám článok? Pridajte k nemu hodnotenie
 

     

Komentáre k článku

Zatiaľ nebol pridaný žiadny komentár. Pridáte prvý? Za obsah komentárov je zodpovedný užívateľ, nie prevádzkovateľ týchto stránok.
Pre komentovanie sa musíte prihlásiť.

Vyhľadajte niečo na našom blogu

Webwiki ButtonSeo servis