ВЫБОР РЕДАКЦИИ

Вопросы развития краевых вычислений

Teraki совершает «квантовый скачок» в сфере больших данных

Вопросы развития краевых вычислений

Человеко-машинный интерфейс умных домов и краевой искусственный интеллект

Проблемы использования Wi-Fi в Интернете вещей

Переход от полноразмерных облачных хранилищ к клаудлетам

Вопросы обеспечения безопасности Интернета вещей

Перспективы развития микроконтроллеров с краевым искусственным интеллектом

В Корал-Гейблс запущена платформа Smart City Hub

Проблемы кибербезопасности Интернета вещей

Искусственный интеллект и модели обмена знаниями

Новая политика регулирования Интернета вещей ОАЭ

Состояние и перспективы рынка 300‑мм пластин: прогноз специалистов SEMI

Платформа Microchip Trust призвана упростить аппаратную безопасность Интернета вещей

Новая система электронной кожи Мюнхенского технического университета

УЗ-датчики контроля социального дистанцирования от Chirp Microsystems

Рынок электронной кожи – перспективы развития

FlexTech запустила шесть проектов в области гибкой гибридной электроники

Фотонное медицинское устройство Федеральной политехнической школы Лозанны

Решение компании Nanusens устраняет узкие места в производстве MEMS

Завершение программы N-ZERO

В сфере O-S-D намечается стабилизация после COVID‑19

Итоги выставки AutoSens‑2019

Структура продаж оптоэлектроники, датчиков и дискретных полупроводниковых приборов

Высокоэффективные макетные платы для разработки приборов Интернета вещей

Высокоэффективные макетные платы для разработки приборов Интернета вещей

Выпуск 25 (6699) от 19 декабря 2019 г.
РУБРИКА: ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА

Путь к созданию приборов для Интернета вещей лежит через дальнейшие разработки в сфере интеллектуальных макетных плат. Использование легкодоступных, экономичных платформ обогатило рынок – ​разработчики получили возможность использовать коммуникационные функции различных систем и протоколов. Интеллектуальные макетные платы – ​будь то платы на основе микроконтроллеров, «систем-на-кристалле» (SoC) или одноплатные компьютеры – ​обеспечивают экономически эффективное создание образцов. В секторе плат разработки приборов для Интернета вещей действуют как крупные корпорации, так и стартапы. Часть стартапов финансируется за счет краудфандинговых инициатив.

Подключение к Интернету вещей стало обычным аспектом повседневной жизни в личной, профессиональной и общественной сферах. Интернет вещей получает все большее распространение – ​благодаря все более сложным системам, которые необходимо контролировать. Эта запутанная экосистема связанных объектов предоставляет компаниям возможность продвигать приложения, продукты и услуги, отличающие их от конкурентов. В результате увеличиваются темпы внедрения инноваций в области Интернета вещей. Использование комбинированных возможностей датчиков, протоколов связи и алгоритмов машинного обучения выводит Интернет вещей на передний план задач разработки. Решающее значение для успешной разработки и создания опытных образцов для фирм, работающих в различных секторах, приобретает возможность легкого доступа к аппаратным и программным ресурсам.

Фирма Aconno (г. Дюссельдорф, ФРГ) недавно представила высокотехнологичное решение – ​макетную плату ACD52832 (рис. 1) для разработки приборов Интернета вещей. Несмотря на то что плата предназначена для использования в условиях сверхнизкого энергопотребления, она обеспечивает достаточную производительность – ​за счет 32-разрядного процессорного ядра Cortex-M4F фирмы ARM. Плата оборудована широким диапазоном датчиков, необходимых для экосистемы Интернета вещей, – ​это датчики света, температуры, звука, движения и вибрации. Она также оснащена несколькими СИД, кнопками, реле, зуммером, выводами сервопривода, штекерным соединителем NFC-антенны и т. д. Ядром макетной платы стал Bluetooth смарт-модуль ACN52832, работающий на основе «системы-на-кристалле» (SoC) фирмы Nordic Semiconductor с ядром Cortex-M4F фирмы ARM.



Источник: Aconno

Рисунок 1. Макетная плата ACD52832 для разработки приборов Интернета вещей фирмы Aconno со всеми датчиками

* Для выбора нужной конфигурации устройства.


Следуя логике сверхнизкого энергопотреб-ления, разработчики Aconno отказались от ЖК- или ОСИД-дисплеев и оснастили макетную плату дисплеем из электронной бумаги GoodDisplay GDEP015OC1, которая требует практически нулевого питания для отображения проецируемого изображения. Кроме того, дисплей с разрешением 200×200 пикселей (при плотности 184 пикселя на дюйм – ​dpi) легко читается при солнечном свете и имеет неограниченные углы обзора, а также может работать на батарейках в течение длительного времени, что существенно облегчает вопрос электропитания макетной платы. Этот тип дисплеев – ​наилучший вариант для многих промышленных и потребительских применений.

Проектировщики, работающие с интеллектуальной макетной платой ACD52832, для быстрого, гибкого и экономичного создания опытных образцов могут использовать программные средства mbed или Keil uvision. Плата способна облегчить переход от опытного образца к массовому производству. В показанной на рис. 1 плате, в частности, используются инерционный модуль iNEMO (с акселерометром, гироскопом и магнитометром) корпорации STMicroelectronics с девятью степенями свободы (9-DoF) и датчик температуры MCP9700 корпорации Microchip.

Ядром макетной платы, как уже говорилось, служит SoC nRF52 корпорации Nordic Semiconductor, чья уникальная программная архитектура обеспечивает четкое разделение между кодом приложения и протоколами SoftDevices. Она построена вокруг ядра центрального процессора Cortex-M4 фирмы ARM (с 64-МГц блоками операций с плавающей запятой) и для использования в упрощенных решениях для сопряжения и оплаты оснащена меткой связи NFC-A.

Самое последнее инновационное решение Aconno с использованием Bluetooth – ​макетная плата ACD52840 (рис. 2). В ней применяется модуль ACN52840 с Bluetooth 5 (BT5), что обеспечивает длительную работу при крайне низкой потребляемой мощности. Измеренная дальность работы в свободном пространстве составила более 1,3 км. Основа модуля – ​SoC Nrf52840 корпорации Nordic Semiconductor с ядром центрального процессора Cortex-M4F фирмы ARM и криптоэлементом TrustZone CryptoCell этой же фирмы. Он также поддерживает форматы Adaptive Network Topology (ANT), Thread, Thread Mesh и Zigbee, что обеспечивает длительное время автономной работы. Новая макетная плата поставляется с большинством сенсорных возможностей макетной платы ACD52832. В ней также используется дисплей на основе электронной бумаги, NFC и другие функции для обеспечения разработки приборов Интернета вещей.



Источник: Aconno

Рисунок 2. Макетная плата ACD52840 для разработки приборов Интернета вещей фирмы Aconno


Стандарт Bluetooth 5 увеличивает радиус действия, скорость и пропускную способность беспроводной сети, позволяя передавать данные сразу на два беспроводных прибора. Это увеличивает мобильность пользователей (например, при перемещении из дома в автомобиль).

Специальная группа по стандарту Bluetooth (Bluetooth SIG), в работе которой участвуют основные поставщики промышленной электроники, прогнозирует, что через несколько лет более трети всех приборов Интернета вещей будут использовать стандарт Bluetooth 5.

Попытка создать с нуля подключенную к Интернету вещей систему может оказаться сложной задачей. Она, возможно, потребует очень больших затрат, а также времени и опыта во многих технических дисциплинах. Использование же комплектов инструментальных средств разработки на основе микроконтроллеров или SoC позволяет с успехом решать многие задачи в области датчиков и другие технические задачи или облегчать их решение.

Макетные платы и решения от фирмы Aconno и других игроков, таких как Sony и Cypress, присоединяются к продукции первопроходцев – ​Arduino, Raspberry Pi и Beagle Bone. Основная цель всех этих изделий – ​сокращение времени вывода на рынок приборов Интернета вещей, содействие развитию и распространению данной технологии. Проблемы развития Интернета вещей будут решаться за пределами аппаратного обеспечения – ​с помощью программных средств, доступных для простого программирования различных датчиков. Многие из отраслевых специалистов традиционно рассматривали макетные платы фирм Arduino и Raspberry Pi как различные изделия. Однако, хотя макетные платы этих фирм имеют отличающиеся характеристики и в некоторых ситуациях используются по-разному, ими можно управлять с одной платформы. Raspberry Pi – ​это мини-компьютер, а Arduino нуждается в программировании при помощи ПК.

Недавно на рынок разработки приборов Интернета вещей вышла корпорация Sony – ​со своей системной платой Spresense Main Board (рис. 3). Это очень компактная макетная плата, основанная на фирменном многоядерном микроконтроллере CXD5602. Ее наиболее привлекательная потенциальная возможность – ​разработка приложений Интернета вещей простыми и быстрыми способами, включая использование интегрированных сред разработки (IDE) Arduino или Eclipse. В плате Spresense Main Board используются фирменные процессоры CXD5247GF и CXD5602GG, GPS-антенна, графический интерфейс пользователя и расширение для 26 внешних контактов. Внешние дополнения по Bluetooth (BLE) и Wi-Fi-датчикам, а также формирователям сигналов изображения будут предлагаться независимыми поставщиками.



Источник: Sony

Рисунок 3. Системная плата Spresense Main Board корпорации Sony


Комплекты разработки, созданные специально для Интернета вещей, предлагают аппаратное обеспечение, программное обес-печение, микропрограммное обеспечение и инструментальные средства, необходимые разработчикам для ускорения вывода на рынок соответствующих приборов. Поставщики таких комплектов поддерживают развитие экосистемы Интернета вещей, предлагая новые, легкодоступные решения, предназначенные для проектировщиков различного уровня.


Di Paolo Emilio Maurizio. High-Performance Boards Stack Up for IoT Development. EE Times, November 14, 2019: https://eetimes.eu/high-performance-boards-stack-up-for-iot-development/


ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ

Выпуск 22(6746) от 11 ноября 2021 г. г.
Выпуск 21(6745) от 28 октября 2021 г. г.