De câțiva ani, una dintre cele mai populare expresii din industria electronică este IoT, sau „Internetul obiectelor” (din engleză Internet of Things). Mai jos vă prezentăm module compacte care facilitează și accelerează producția și prototiparea dispozitivelor IoT. Acestea sunt seturi de la Microchip, care comunică prin Bluetooth sau în rețele Wi-Fi, pregătite să funcționeze cu Amazon Web Services sau Google Cloud.
Nu numai în industrie, ci și în viața de zi cu zi, observăm un număr din ce în ce mai mare de dispozitive a căror funcționare necesită o conexiune permanentă sau periodică la Internet, cel puțin printr-o rețea locală sau corporativă. Folosim această conectivitate la aproape fiecare pas: de la utilizarea televizoarelor folosind un smartphone, până la automatizarea completă din fabrică.
Comunicarea cu și între toate circuitele care funcționează în sistem vă permite să centralizați controlul (ca în cazul unei linii de producție sau al unei case inteligente), dar implică și descărcarea și trimiterea unei cantități mari de date. Datele sunt obținute de la diferiți senzori, de obicei prin intermediul microcontrolerelor, a căror putere de calcul nu permite o analiză cuprinzătoare a informațiilor (fără a menționa prezentarea lor într-un mod ușor de utilizat). Un server local poate fi util în procesarea datelor – cu toate acestea, costul instalării și întreținerii sale se dovedește adesea disproporționat față de beneficii. Prin urmare, constructorii aleg cel mai adesea servicii oferite de companii externe, precum Amazon sau Google, adică stocarea și prelucrarea datelor „în cloud”.
Aici vine o altă provocare cu care trebuie să se confrunte orice hardware IoT: securitatea. Din păcate, un dispozitiv simplificat excesiv va fi un punct slab în infrastructura unei rețele de acasă sau profesionale. Mai mult, nu va asigura o protecție adecvată a datelor. Nu este necesar să reamintim despre consecințele tragice ale lipsei unei securități adecvate, în special în cazul rețelelor conectate la internet.
Module iot de la Microchip
Microcontrolerele pe 32 biți sunt adesea folosite pentru a crea dispozitive IoT. Au puterea de calcul adecvată și sunt proiectate pentru aplicațiile de rețea. Resursele lor permit plasarea unor software-uri complet destinate gestionării aplicațiilor utilizatorilor, gestionării standardului de transmisie fără fir și asigurării unui nivel adecvat de securitate a datelor schimbate între dispozitiv și cloud (autentificare și criptografie). Pe de altă parte, necesitatea construirii unui software atât de extins este, de asemenea, un dezavantaj. Dezvoltarea unei astfel de soluții necesită mult timp, necesită cunoștințe despre arhitectura sistemului utilizat, precum și cunoștințe avansate despre biblioteci pentru manipularea stivei TCP/IP și protocoale precum MQTT sau un sistem de operare compatibil. În plus, trebuie să ținem cont de implementarea unor soluții responsabile de securitate în domeniul informațiilor transmise și de posibila actualizare a firmware-ului dispozitivului nostru. În multe cazuri, puteți constata că utilizarea unui microprocesor pe 32 de biți complică inutil proiectarea. Mai ales atunci când este vorba despre o aplicație funcțională simplă (de exemplu, citirea datelor de la senzorii de mediu și reacția la schimbarea acestora pe baza instrucțiunilor venite de la centrul de management prin cloud).
De aceea, Microchip, prin TME, oferă module IoT compacte echipate cu microcontrolere de 8 și 16 biți – AVR sau PIC, în funcție de nevoile și preferințele dumneavoastră.
Funcționalitățile SMART/CONNECTED/SECURE sunt implementate de blocuri dedicate (microcontroler/modul de comunicație/sistem de autorizare)
Datele cheie despre cele șase module disponibile în oferta TME sunt prezentate în tabelul de mai jos. Diviziunea lor de bază este distincția dintre microcontrolere AVR și PIC. În fiecare dintre aceste grupuri, clienții noștri pot alege unul dintre cele trei modele: modul de economisire a energiei adaptat comunicării Bluetooth; modul Wi-Fi conceput pentru a funcționa cu Amazon Web Services (AWS); sau un modul Wi-Fi dedicat serviciului Google Cloud.Toate plăcile sunt echipate cu un depanator (debugger), care facilitează cooperarea cu IDE și accelerează etapa de prototipare. Datorită acestuia și comunicării prin portul USB, programarea modulului în mediul Microchip MPLAB® X IDE este foarte eficientă. Modulul este recunoscut automat de software, LED-urile indică starea curentă a dispozitivului, iar utilizatorul are la dispoziție un port COM virtual și un canal de analiză logică (GDI GPIO). Mai mult, produsele bazate pe microcontrolere AVR rămân compatibile cu mediile populare Atmel Studio și Atmel Start.
Microcontrolere PIC
Trebuie să remarcăm faptul că, datorită tehnologiei eXtreme Low Power (XLP), modulele Bluetooth pot fi alimentate de o baterie CR2032 tip „monedă”. Celelalte modele sunt echipate cu un controler de încărcare și cu un conector pentru conectarea unei celule litiu-ion (Li-Ion) sau litiu-polimer (Li-Pol).
Fiecare modul are componente suplimentare instalate pe PCB. În funcție de model, acestea pot fi: conector GPIO care oferă acces direct la funcțiile microcontrolerului, butoane fizice, LED-uri suplimentare, senzor de lumină (numai versiuni Wi-Fi TEMT6000), senzor de temperatură (MCP9808 sau MCP9844) sau accelerometru (BMA253, Numai versiuni Bluetooth).
Conectivitate și securitate
Comunicarea WiFi a fost realizată folosind modulul ATWINC1510 produs de Microchip. Acesta funcționează în banda de 2,4 GHz (b/g/n), acceptă TCP/IP în versiunea IPv4 și este compatibil cu rețelele criptate prin protocoalele WPA/WPA2, TLS și SSL. Articolele destinate comunicării Bluetooth sunt echipate cu modulul RN4870. Aceasta este o soluție Microchip exclusivă și dovedită. Permite comunicarea în standardul Bluetooth 5 și este operată prin comenzi trimise prin interfața UART. Ambele module de comunicare (și, prin urmare: toate produsele prezentate) au certificare pentru a funcționa în regiunile cheie ale lumii: America de Nord, Europa, Japonia, Coreea, Taiwan și China.
Datele trimise de modulele Microchip sunt securizate suplimentar prin utilizarea coprocesorului de criptare ATECC608A. Acest sistem utilizează tehnica ECC (Elliptic Curve Cryptography). Deoarece autentificarea (criptarea) are loc într-un sistem dedicat, este rapidă și fiabilă, asigurând o securitate ridicată a informațiilor. Aceste dispozitive sunt deja preînregistrate la AWS sau Google Cloud, ceea ce înseamnă economii de timp suplimentare pentru utilizator.
Microcontrolere
Modulele, a căror inimă sunt microcontrolerele AVR, au unul dintre cele două sisteme instalate, ATmega3208 sau ATmega4808. Acestea sunt construcții legate de 8 biți care diferă în ceea ce privește cantitatea de memorie pentru program (respectiv: 32KB și 48KB) și memoria operațională (4KB și 8KB). Pot funcționa la o frecvență de 20 MHz. Microcontrolerele sunt echipate cu 4 temporizatoare cu divizoare de frecvență pe 16 biți. De asemenea, utilizatorul are la dispoziție 12 canale de convertor A/C. Sistemele pot comunica cu perifericele folosind protocoalele SPI I2C și USART.
O soluție mai avansată este microcontrolerul PIC16LF18456, prezent în modulele PIC-BLE. Acesta a fost proiectat având în vedere eficiența energetică (tehnologia eXtreme Low-Power) și funcționarea cu numeroși senzori. Are un convertor analog-digital pe 12 biți, 24 de canale, cu funcție de conversie (ADC2). Poate funcționa independent de miez și trezi miezul din modul de veghe – economisind astfel consumul de energie. Sistemul include, de asemenea, spațiu pentru două comparatoare, două generatoare PWM de 10 biți, 4 contoare de 8 biți, 4 contoare de 16 biți și un convertor D/A de 5 biți.
Microcontrolerele PIC24FJ128GA705 sunt utilizate în modulele PIC-IoT. Acestea sunt sisteme pe 16 biți, care funcționează la frecvențe de până la 32 MHz. Sunt proiectate pentru aplicații mobile (alimentate cu baterii). La fel ca în cazul PIC16LF18456, acestea folosesc tehnologia CIP, și anume periferice independente de miez, ceea ce permite economii suplimentare de energie. Pe baza microcontrolerului, puteți construi o tastatură tactilă în tehnologie capacitivă. De asemenea, are încorporat un ceas în timp real și 3 comparatoare analogice. Cu componentele prezente în modulele PIC-IoT, acest cip este un instrument ușor de programat, dar puternic, care poate fi utilizat pentru a construi dispozitive IoT avansate.
Sistemul este conectat la serviciul Google Nest. După primirea apelului, sunt colectate informații despre vremea din locația dată. Utilizând una dintre plăcile Microelectronics Click (în acest caz este vorba despre un driver de motor pas cu pas), modulul setează indicatorul pentru a afișa simbolul condițiilor meteorologice curente pe cadran în locația dorită de utilizator.
În acest moment, este util de remarcat faptul că fiecare dintre produsele Microchip prezentate poate funcționa cu modulele Mikroelektronika Click. Avem sute de articole de la acest producător în catalogul nostru și vă invităm să vă familiarizați cu această ofertă.