Dev kits versnellen IoT-ontwerp

De weg naar productcreatie voor het internet der dingen is geplaveid met smartboards. In de afgelopen jaren heeft het gebruik van direct beschikbare, voordelige ontwikkelingsplatforms voor IoT-productontwerp de markt verrijkt, aangezien ontwikkelaars de communicatiefuncties van verschillende systemen en protocollen hebben benut.

Smartboards - of het nu microcontroller- of SoC-gebaseerde boards of single-board computers zijn - maken kosteneffectieve prototyping mogelijk en zijn een fundamentele stap in de ontwikkeling van onderling verbonden objecten. Het marktsegment voor IoT-ontwikkelingsborden wordt bevolkt door zowel elektronicareuzen als startups, waarvan sommige worden gefinancierd via crowdfunding-initiatieven. IoT-ontwikkelingsactiviteiten komen samen rond een reeks dominante technologieën.

HET IOT-HEELAL

Verbinding maken met het internet der dingen is een alledaags aspect geworden van het dagelijks leven in de persoonlijke, professionele en openbare sfeer. IoT is overal, mogelijk gemaakt door steeds complexere systemen die moeten worden gecontroleerd. Dit ingewikkelde ecosysteem van verbonden objecten biedt bedrijven de mogelijkheid om toepassingen, producten en diensten na te streven die hen onderscheiden van concurrenten. Als gevolg hiervan versnelt het tempo van IoT-innovatie. Door gebruik te maken van de gecombineerde mogelijkheden van sensoren, communicatieprotocollen en algoritmen voor machine learning, loopt het IoT voorop bij ontwikkelingsuitdagingen. Voor bedrijven in verschillende sectoren is de mogelijkheid om toegang te krijgen tot direct beschikbare hardware- en softwarebronnen van cruciaal belang voor succesvolle ontwikkeling en prototyping.

SMART BOARDS

Het Aconno ACD52832 IoT-ontwikkelbord is een uitgebreide oplossing. Hoewel het is ontworpen voor gebruik met ultralaag stroomverbruik, levert het voldoende prestaties met een 32-bits Arm Cortex-M4F die draait op 64 MHz. Het bord is uitgerust met een breed scala aan sensoren, zoals licht-, temperatuur-, geluid-, bewegings- en trillingsdetectoren, om te voldoen aan de eisen van het IoT-ecosysteem. Het beschikt ook over verschillende LED's, knoppen, relais, een zoemer, servoconnectoren, een NFC-adapter en meer. De kern van het ontwikkelbord is de ACN52832 Bluetooth slimme module, aangedreven door een Nordic Semiconductor system-on-chip gebaseerd op de Arm Cortex-M4F.

Volgens de ultra-low-power-logica is het ontwikkelbord uitgerust met een e-paper-display. E-paper vereist vrijwel geen energieverbruik om een ​​geprojecteerd beeld weer te geven. Dankzij het minimale energieverbruik is het scherm met een resolutie van 200 × 200 en een pixeldichtheid van 184 dpi gemakkelijk leesbaar in zonlicht, met onbeperkte kijkhoeken.

Dit soort displays is de beste keuze voor veel industriële en consumententoepassingen. "E-paper is erg belangrijk omdat het ultra-low-power is", zegt Thomas Hollwedel, marketing- en verkoopleider bij Aconno. “Voor ons betekent een IoT-ontwikkelbord dat het lange tijd op batterijen werkt en toch behoorlijke prestaties levert. Daarom was het GoodDisplay GDEP015OC1 e-paper display [onze] keuze en geen LCD- of OLED-display.”

Ontwikkelaars die met het ACD52832-smartboard werken, kunnen mbed- of Keil uvision-softwaretools gebruiken om snel, flexibel en voordelig prototypes te maken. Het bord kan de overgang van prototype naar massaproductie vergemakkelijken op basis van de Aconno-productfamilie. Afbeelding 1 toont het bord met zijn complementaire sensoren, waaronder de STMicroelectronics iNEMO 9-graden-van-vrijheid (9-DoF) inertiële module (met een versnellingsmeter, gyroscoop en magnetometer) en de Microchip MCP9700 temperatuursensor.

De kern van het bord is Nordic's nRF52 SoC, waarvan de unieke software-architectuur een duidelijke scheiding biedt tussen de applicatiecode en protocollen die SoftDevices worden genoemd. Het is gebouwd rond een Arm Cortex-M4 CPU met 64-MHz floating-point units en heeft een NFC-A near-field communicatietag voor gebruik in vereenvoudigde koppelings- en betalingsoplossingen.

De nieuwste Aconno-innovatie die Bluetooth gebruikt, is de ACD52840-kaart, die een Bluetooth 5 (BT5)-compatibele ACN52840-module heeft om werking op lange afstand bij een zeer laag stroomverbruik te ondersteunen. Volgens Aconno is het gebruik van de module in het vrije veld over een groot bereik gemeten op meer dan 1.300 meter. De ACN52840-module is gebaseerd op Nordic's nRF52840 SoC, met een Arm Cortex-M4F CPU en Arm TrustZone CryptoCell. Het ondersteunt Adaptive Network Topology (ANT), Thread, Thread Mesh en Zigbee, wat zorgt voor een lange batterijduur. Het nieuwe bord wordt geleverd met de meeste sensormogelijkheden van de ACD52832 en biedt een e-paper display, NFC en andere functies om IoT-productontwikkeling mogelijk te maken (Afbeelding 2).

De Bluetooth 5-standaard verhoogt het draadloze bereik, de snelheid en de bandbreedte om uitzendingen naar twee draadloze apparaten tegelijk mogelijk te maken. Gebruikers worden mobiel omdat gegevens tussen apparaten worden gedeeld, bijvoorbeeld wanneer ze van huis naar de auto gaan.

De Bluetooth Special Interest Group (SIG), die wereldwijd grote merken industriële elektronica omvat, voorspelt dat meer dan een derde van alle IoT-apparaten de komende jaren de Bluetooth 5-standaard zal gebruiken.

“De nieuwe module en het nieuwe bord kunnen met +8 dB verzenden, en het heeft ook de hardware-ondersteuning voor Bluetooth 5 long range. Een belangrijk voordeel is dus afstand", aldus Hollwedel. “Met de 52832 module bereikten we een buitenafstand tussen twee modules in verbonden modus van 130 meter. Met de 52840 module behaalden we een buitenbereik van 1,3 kilometer. We hebben dat net nog eens gemeten toen we in Kroatië waren, want er is veel land waar je echt kilometers rechtdoor kunt lopen en meten, en dat is een geweldige afstand voor Bluetooth."

Het kan een ontmoedigende taak zijn om vanaf het begin een IoT-verbonden systeem te bouwen. Het kan duur zijn en vereist tijd en expertise in veel technische disciplines. Het gebruik van ontwikkelkits op basis van microcontrollers of SoC's kan veel van de sensorische en andere technische uitdagingen aangaan.

Borden en oplossingen van Aconno en anderen, zoals Sony en Cypress, sluiten zich aan bij Arduino, Raspberry Pi en Beagle Bone om de time-to-market voor IoT-introducties te versnellen. De uitdagingen van IoT-ontwikkeling zullen verder worden aangepakt dan alleen de hardware, met softwaretools die beschikbaar zijn om de verschillende sensoren eenvoudig te programmeren.

Velen van ons hebben Arduino en Raspberry Pi traditioneel gezien als afzonderlijke entiteiten. Hoewel de twee borden verschillende kenmerken hebben en in sommige situaties verschillende toepassingen hebben, kunnen ze vanaf één platform worden beheerd. Raspberry Pi is een minicomputer; Arduino heeft een pc nodig om te worden geprogrammeerd.

Sony heeft de IoT-markt betreden met zijn Spresense Main Board, een zeer compact ontwikkelbord op basis van de Sony CXD5602 multicore-microcontroller. Het belangrijkste potentieel is om de ontwikkeling van IoT-toepassingen op een zeer eenvoudige en snelle manier mogelijk te maken, inclusief de mogelijkheid om de Arduino- of Eclipse-geïntegreerde ontwikkelomgevingen (IDE's) te gebruiken. Het Spresense-bord bevat de Sony CXD5247GF- en CXD5602GG-processors, een GPS-antenne, een grafische gebruikersinterface en een uitbreiding voor 26 externe pinnen. Externe add-ons zijn beschikbaar van derden voor Bluetooth (BLE), Wi-Fi en beeldsensoren (Afbeelding 3).

De PSoC 6 BLE Pioneer Kit (CY8CKIT-062-BLE) van Cypress biedt een op hardware gebaseerde werkomgeving waarvoor geen extern geheugen nodig is. Het ondersteunt veilige gegevensopslag en cryptografische algoritmen. De kit bevat Bluetooth 5, een 512-Mbit Quad-SPI NOR-flitser en een USB Type-C-controller met stroomvoorziening.

Ontwikkelkits die speciaal zijn ontworpen voor het internet der dingen, bieden de hardware, software, firmware en tools die technici nodig hebben om de time-to-market van IoT-producten te versnellen. Aanbieders van ontwikkelkits zullen het IoT-ecosysteem ondersteunen met nieuwe, gemakkelijk toegankelijke oplossingen voor zowel professionals als makers.