Ontwikkelingsborden helpen het IoT-ontwerp te versnellen

IoT-ontwerp is de implementatie van microcontroller (MCU)-oplossingen met het ideale verbindingsprotocol voor uw toepassing. Microchip Technology heeft onlangs slimme, full-stack, embedded ontwikkelingsoplossingen aangekondigd om bij deze taak te helpen.

De embedded lijn van Microchip varieert van zijn kleine PIC- en AVR-MCU's voor sensoren en actuatoren tot geavanceerde 32-bits MCU-gateway en microprocessor (MPU)-gebaseerde oplossingen voor edge computing, die de mogelijkheid bieden om verbinding te maken met elke hoofdkern en elke hoofdcloud via Wi- Fi, Bluetooth of 5G smalbandtechnologieën, allemaal met behoud van een solide beveiligingsbasis met ondersteuning van Microchip's Trust Platform voor de CryptoAuthentication-familie.

IoT-ontwerp

IoT-netwerken van sensoren en intelligente apparaten zullen vrijwel elk aspect van onze omgeving kunnen verbinden - huizen, fysieke objecten, transport- en communicatiesystemen, kleding en zelfs het menselijk lichaam - waardoor we gegevens kunnen uitwisselen en de juiste acties kunnen ondernemen. Als het internet der dingen het technologiepubliek echter meer kansen wil bieden, moeten workflows worden vereenvoudigd en moet er beter gebruik worden gemaakt van modulaire componenten om de echte technische uitdagingen in IoT-projecten aan te pakken, van softwareontwerp tot hardware-implementatie.

Er zijn drie basistypen projecten voor IoT-toepassingen. In cloud-verbonden projecten gebruiken servers speciale software om door systemen verzamelde gegevens te analyseren en te verwerken. Projecten die zijn aangesloten op een lokaal netwerk gebruiken een intranetnetwerk om te communiceren. En in gateway-gebaseerde projecten worden gateway-systemen gebruikt om bestaande systemen aan te passen aan het internet.

Gewoonlijk is de eerste stap in elk project het kiezen van de ideale ontwikkelingskit voor uw prototype. Het helemaal opnieuw bouwen van een cloud-verbonden IoT-systeem kan een kostbaar en tijdrovend proces zijn waarvoor expertise in veel technische disciplines vereist is. Ontwikkelaars van vandaag worden geconfronteerd met meer uitdagingen dan ooit bij het nemen van hun ontwerpbeslissingen, waaronder langere ontwikkelingstijden en hogere beveiligingsrisico's. Ontwikkelingskits en andere prototypeplatforms zijn essentieel voor de inspanningen om de IoT-toeleveringsketen te egaliseren, innovatie te versnellen en iedereen in staat te stellen die de ideeën en ambitie heeft om succesvolle IoT-platforms te ontwerpen en te creëren.

Microchip-oplossingen

Met de ingebouwde ontwikkelingsoplossingen van Microchip Technology kunnen ontwikkelaars snel, gemakkelijk en veilig verbinding maken met elke cloud met behulp van Wi-Fi, Bluetooth en 5G smalbandtechnologieën, en dit alles met behoud van een sterke beveiligingsbasis met de CryptoAuthentication-familie, aldus het bedrijf.

"We zien nog steeds dat de acceptatiegraad van IoT vrij traag is", zegt Oyvind Strom, marketingdirecteur bij Microchip Technology. “Er zijn veel oplossingen, maar we zien een groot klantenbestand waar ze niet noodzakelijk allemaal vertrouwd zijn met IoT. Wat we hebben gedaan is het lanceren van edge nodes en gateways waarbij gebruiksgemak voorop staat.”

De combinatie van beproefde hardware-oplossingen voor beveiliging en een ongekende mate van partnerschap helpt bij de bescherming tegen beveiligingsbedreigingen, variërend van cyberaanvallen op afstand tot het maken van namaakproducten. Deze bedreigingen zijn wijdverbreid, strekken zich uit over alle sectoren, en kunnen leiden tot aanzienlijke verliezen op het gebied van implementatie- en herstelkosten, inkomsten uit services en, het belangrijkste, merkwaarde.

Microchip heeft een reeks intelligente, verbonden en veilige rapid-prototyping-oplossingen toegevoegd. Er zijn vier nieuwe op wifi gebaseerde IoT-ontwikkelingsplatforms en twee nieuwe Bluetooth-prototypingborden voor de PIC- en AVR-productlijnen. Een nieuwe IoT-gatewayoplossing met Amazon Web Services (AWS) IoT Greengrass en Azure breidt het portfolio uit. En de samenwerking van Microchip met Sequans heeft nieuwe kitoplossingen mogelijk gemaakt voor LTE-M- en NB-IoT-infrastructuurverbindingen.

Elke oplossing is ontworpen met het oog op gebruiksgemak en snelle ontwikkeling voor intelligente industriële, medische, consumenten-, landbouw- en retailtoepassingen met veiligheid in het achterhoofd. De keuze aan connectiviteitstechnologieën, gecombineerd met het volledige scala aan microcontroller- en microprocessorprestaties en randapparatuur, maakt deze oplossingen schaalbaar in een groot aantal markten.

"Als de klant een IoT-oplossing wil ontwikkelen, kun je IoT doen zonder de cloud of IoT met de cloud", zegt Strom. “En cloud computing is zeker een van de snelst groeiende gebieden ter wereld. Er zijn drie grote cloudbedrijven:Google, Amazon en Microsoft. We werken met ze allemaal samen.” De PIC-IoT WA- en AVR-IoT WA-kaarten zijn ontwikkeld in samenwerking met AWS en helpen ontwerpers om IoT-sensornodes native te verbinden met de AWS IoT Core-service via wifi.

"Als je dit bord koopt, sluit je het in feite met de USB-stekker aan op je pc, en het brengt je naar een speciale webpagina waar je je wifi-inloggegevens invoert", zei Strom. "Je zult letterlijk gegevens [streamen] naar de Amazon-cloud binnen 30 seconden nadat je dat bord voor de eerste keer op je computer hebt aangesloten. Vanaf [daar] kun je je applicatie blijven ontwikkelen met ons uitgebreide ecosysteem rond dit bord. Het is een zeer krachtig bord gemaakt met de meest kostenefficiënte microcontrollers die je in de industrie zult vinden, en het laat zien dat je niet naar 32-bits platforms hoeft te gaan om edge-node IoT te doen.”

De twee borden worden uitsluitend voor demonstratiedoeleinden geleverd met een temperatuursensor en een lichtsensor. Een microbus-uitbreidingsaansluiting maakt het mogelijk om meer dan 300 verschillende sensoren van clickboards toe te voegen die door het Microchip-ecosysteem worden ondersteund (Afbeelding 1).

Afbeelding 1:PIC/AVR-IoT WA-kaart (Afbeelding:Microchip Technology)

Het SAM-IoT WG-bord verbindt de Google Cloud IoT Core met de populaire SAM-D21 Arm Cortex-M0+ 32-bit Microchip-reeks microcontrollers (Afbeelding 2).

Afbeelding 2:SAM-IoT WG-bord (Afbeelding:Microchip Technology)

Het op Azure IoT SAM MCU gebaseerde platform integreert de Azure IoT SDK en Azure IoT-services met Microchip's MPLAB X-ecosysteem van ontwikkelhulpmiddelen. De kaart biedt veel meer rekenprestaties dan de andere platforms in de line-up. Naast het verzenden van uw gegevens, kunt u analyses uitvoeren met behulp van kunstmatige intelligentie op het bord.

“Predictive-maintenance typen applicaties kunnen bijvoorbeeld een [toepassingsgebied] zijn; het bord kan ook worden gebruikt voor visie, "zei Strom. "Dit soort high-end applicaties voor IoT-nodes zouden een geschikt doelwit zijn voor dit platform."

Naast de eisen die aan wifi-borden worden gesteld, is er in de industriële sector veel vraag naar Bluetooth-implementaties. Alle soorten onderhoud en reparatie van industriële apparatuur worden tegenwoordig uitgevoerd met geïntegreerde Bluetooth. De servicemonteur kan een foutcode of andere gegevens van een tablet of telefoon uitlezen om te voorkomen dat hij mechanisch moet ingrijpen.

Afbeelding 3:PIC/AVR-BLE-kaart (Afbeelding:Microchip Technology)

De PIC-BLE- en AVR-BLE-kaarten zijn gebaseerd op PIC- en AVR-microcontrollers voor sensornode-apparaten die verbinding maken met mobiele apparaten voor industriële, consumenten- en beveiligingstoepassingen en de cloud via Bluetooth Low Energy (BLE)-gateways (afbeelding 3).

Om ervoor te zorgen dat alleen geautoriseerde apparaten verbinding kunnen maken met het embedded apparaat, voltooit een on-board secure element IC de Root of Trust van het embedded apparaat tot aan de cloud. De belangrijkste sensoren aan boord zijn temperatuur, licht en een versnellingsmeter met drie assen. Het is mogelijk om andere externe click-board-sensoren te implementeren en een aangepaste applicatie te ontwikkelen met LightBlue, een applicatie die kan worden gedownload van Google Play of de App Store (Figuur 4).

Afbeelding 4:De LightBlue-app (Afbeelding:Microchip Technology)

Zolang u kunt profiteren van Wi-Fi en BLE, is het altijd handig om een ​​gateway-connectiviteitsoplossing te hebben. Voor thuisrouters is wifi voldoende, maar wil je een gesloten netwerk, dan zul je ook een gateway in je applicatie moeten voorzien.

De gateway-oplossing met AWS IoT Greengrass is gebaseerd op de nieuwste draadloze systeem-op-module (SoM), de ATSAMA5D27-WLSOM1, die de SAMA5D2 MPU, de WILC3000 wifi-combomodule en Bluetooth integreert, mogelijk gemaakt door de krachtige MCP16502 geïntegreerd circuit voor energiebeheer (PMIC).

“Deze oplossingen zijn volledig gecertificeerd met de AWS Greengrass-oplossing; Greengrass is de oplossing van Amazon, waarbij je cloud computing lokaal op je node hebt”, zegt Strom. "Dit kan veel voordelen hebben, waaronder bijna-realtime reacties en de mogelijkheid om te werken, zelfs als je internetverbinding is uitgevallen."

Microchip kondigde ook de LTE-M/NB-IoT Development Kit aan in samenwerking met Sequans. De kit bevat modules op basis van Sequans' Monarch-chips, die dekking van IoT-knooppunten mogelijk maken en profiteren van de nieuwste 5G-cellulaire technologie met laag vermogen. Door hun ontwerp voegen gateways een laag toe die een obstakel vormt voor directe connectiviteit, dus als u gegevens rechtstreeks naar de cloud wilt verzenden, is een LTE-M/NB-IoT-oplossing de juiste keuze.

Serviceproviders beginnen hun 5G-netwerken uit te rollen, wat een enorme hoeveelheid IoT-knooppuntverkeer op mobiele netten (netwerken) mogelijk zal maken. Het gebruik van de twee dominante protocollen voor IoT-connectiviteit - LTE-M en NB-IoT - verschilt wereldwijd per regio en de standaarden zijn niet identiek (Afbeelding 5). Sequans heeft 5G-technologie die kan worden gebruikt in Amerika, alle Europese landen, Japan en China. Met deze oplossing kan Microchip klanten over de hele wereld bedienen met LTE-M/NB-IoT-technologie en IoT-technologie, die alle grote netwerken over de hele wereld ondersteunt.

Afbeelding 5:LTE-M- of NB-IoT-ontwikkelkit (Afbeelding:Microchip Technology)

De nieuwe IoT-oplossingen van Microchip zijn gebaseerd op het uitgebreide ecosysteem van ontwikkelingstools van het bedrijf, gericht op de MPLAB X geïntegreerde ontwikkelomgeving (IDE). Codegeneratoren zoals de MPLAB X Code Configurator (MCC) automatiseren en versnellen het maken en aanpassen van applicatiecodes voor kleinere PIC- en AVR-microcontrollers. Tegelijkertijd ondersteunen de softwarebibliotheken van Harmony alle 32-bits oplossingen voor microcontrollers en microprocessors.

>> Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op onze zustersite, EE Times Europe.