Kostað efni: Innbyggðar lausnir á einni borð til að auðvelda þráðlausa þróun

Þráðlaus tenging veitir auðveldustu leiðina að skýinu sem gerir aðgang að IoT fyrir margs konar forrit. Með þráðlausum stuðningi er engin þörf á að keyra snúrur á staðsetningu hvers tækis og snjallar samskiptareglur eins og Bluetooth gera það auðvelt að setja upp tæki nánast hvar sem er.

Valkostir fyrir þráðlausa tækni

Verkfræðingateymi hefur nú aðgang að fjölmörgum valkostum fyrir þráðlausa tengingu sem henta fyrir umsókn þeirra.

Stuttur svið: Til notkunar á stuttum tíma á heimilinu eða á skrifstofunni, umbreyta Bluetooth og WiFi ýmsum þeim aðgerðum sem krafist er fyrir litla orku og mikla bandbreidd. Jafnvel í stærri mannvirkjum, svo sem í stóru vöruhúsi eða umhverfi verslunargólfs, eykur notkun WiFi-gáttar og möskvunetta þegar um er að ræða rafmagnsnet, svo sem Bluetooth eða Zigbee, notkunarsviðið mjög.

Millistig: Þráðlaus net eins og LoRaWAN og Sigfox gera það mögulegt að fá aðgang að tækjum á bilinu tugi kílómetra með mjög litlum tilkostnaði. Þessi net eru hönnuð til að flytja lítið magn af gögnum og styðja gögn um allt að 50 kb / s þegar um LoRaWAN er að ræða, og ólíkt farsímaþjónustu eru þessi net ekki innheimt af bætinu. Notendur geta stjórnað sínum eigin gáttum, sem kunna að vera nauðsynlegir fyrir þjónustu á afskekktum stöðum, en bjóða einnig upp á valkosti þar sem umfjöllun farsíma er ef til vill ekki áreiðanleg. Þjónustuaðilar eins og The Things Network hafa byggt upp opinber net sem byggð eru á LoRaWAN sem spannar heilar borgir og úthverfi þeirra. The Things Network hefur nú yfir 8.000 hliðar í gangi sem nær yfir margar stórar borgir og úthverfi í Vestur-Evrópu og þéttbýlustu hlutum Bandaríkjanna.

Langdræg / útbreidd: Þegar þörf er á víðtækari umfjöllun og forritið getur stutt innheimtu greiðslu fyrir hverja notkun geta hönnuðir nýtt sér 2G, 3G og 4G farsímakerfi.

Saga þráðlausrar tengingar

Vandamál sem margir hönnuðir stóðu frammi fyrir í fortíðinni var að þróun skilvirkra RF-tenginga til að gera þráðlausa tengingu mögulega erfið og tímafrek. Hátíðni merkin sem þarf að fara frá loftnetinu til senditækisins þurfa viðkvæma meðhöndlun til að tryggja hátt merki / hávaða hlutfall. Loftnetið sjálft getur haft stórkostleg áhrif á afköst, með litlum breytingum á lögun og uppbyggingu sem þýðir muninn á RF-sendi sem virkar á tilteknu sviði og eins og er aðeins árangursríkur á stuttum vegalengdum. Að auki þurfa þráðlaus kerfi að standast strangar prófanir sem ákvarða hvort kerfið muni trufla aðra notendur, jafnvel í hljómsveitum sem ekki þurfa sérstakt útvarpsleyfi, svo sem 2,4 GHz hljómsveitir sem notaðar eru af Bluetooth, WiFi og fleirum.

Hefðbundnar tölvur með einum borð (SBC) voru ekki með þráðlausa tengingu, sem neyddu hönnunarteymi til að þróa sérsniðnar einingar en þegar lífríki umhverfis Raspberry Pi, BeagleBone og Arduino þróuðu, voru tilbúnar einingar sem hægt var að nota með kjarna SBC var þróað. Valkostir voru til dæmis WiPi einingin fyrir Raspberry Pi, tenging við örgjörvaeininguna í gegnum USB tengi. BeagleBone og Arduino sáu um svipaða valkosti fyrir þráðlausa einingu og tengdu í gegnum tengi með pinnahausum.

Þrátt fyrir að notkun þráðlausra eininga viðbótar hafi dregið úr þeim tíma sem tengist hönnun vélbúnaðar, skar það ekki úr þeim tíma sem tengdist öðrum þáttum þráðlausrar samþættingar. Hönnuðurinn þyrfti í mörgum tilfellum að fara í eigin prófanir til að tryggja að farið væri að löggjöf sem fjallar um útblástur í RF á þeim stöðum þar sem þeir vildu selja vörur.

Frekari eftirspurn hvað varðar tíma og kostnað kom frá samþættingarferli hugbúnaðarins. Margs konar valmöguleikar eru fyrir sílikon / senditæki, sérstaklega með vinsælar skammdrægar, þráðlausar samskiptareglur eins og Bluetooth eða WiFi. Samskiptareglur stuðningsins við þráðlausa eininguna eru veittar af sérstökum SoC sem rekur fjölda vélbúnaðarbókasafna sjálfra, en í sumum tilvikum getur verið að hágæða siðareglur verði að keyra á gestgjafanum SBC, með einhvers konar sérröð siðareglur notuð til að nota framhjá gögnum milli laga. Sameiningin væri ábyrg fyrir því að koma þessum hugbúnaðarþáttum saman á samheldinn hátt.

Lausnir dagsins fyrir þráðlausa tengingu

Eftir því sem þráðlaus tenging hefur orðið vinsælli hafa SBC framleiðendur og samþætt þróun hugbúnaðar- og hugbúnaðarumhverfis eins og Arduino farið ýmsar leiðir til að koma þráðlausum stuðningi við vörulínurnar sínar. Valkostirnir fela í sér samþættar lausnir sem nýta sér samþættingu frá vaxandi úrvali örstýringar sem innihalda beinan stuðning við þráðlausar samskiptareglur. Aðrir nota mátarkitektúr til að veita hönnuðum val um þráðlausa tengikosti sem hægt er að nota með sameiginlegri grunnplötu.

Með því að nota samþættan mát koma nokkrir lykil Kostir, ekki síst sem er að algjör SBC, þ.mt þráðlaus tenging, hefur verið prófuð á samræmi við löggjafar um útblástur á öllum svæðum þar sem einingarnar eru tiltækar til sölu. Verkfræðingateymið getur einnig nýtt sér fyrirfram samþættan vélbúnað sem getur í sumum tilvikum gert þráðlausa tengingu eins einföld og að senda gögn um raðtengi og oft bjóða samþættar lausnir lægri orkunotkun en samsetningar grunnborðs og viðbótareininga vegna þess birgjunum hefur tekist að nýta fullan vinnslu þeirrar vinnslu sem er í boði bæði á kjarna MCU og örgjörvakjarna inni í þráðlausu senditækjunum.

Niðurstaðan af samþættingunni er lægri heildar þróunartími og minni formþættir miðað við hönnun byggða á samlokum af mörgum borðum. Mjög oft er kostnaðurinn minni vegna meiri samþættingar og verktaki getur haldið áfram að nýta sér hausapinna og svipuð tengi til að festa sérsniðnar skynjaraeiningar.

Hönnuðir hafa aðgang að öflugum hár-samþættingu lausnum eins og Raspberry Pi 4 Model B tölvunni (hér að ofan). Það býður upp á banvæna aukningu á hraða örgjörva, afköstum margmiðlunar, minni og tengingu (í samanburði við fyrri kynslóð Raspberry Pi 3 Model B +), en heldur aftur á móti samhæfni og svipaðri orkunotkun. Helstu eiginleikar vörunnar eru meðal annars afkastamikill 64-bita fjórkjarna Cortex-A72 (ARM v8) örgjörvi, tvískiptur stuðningur við upplausn allt að 4K í gegnum par af ör-HDMI tengi, vídeóskóðun vélbúnaðar með allt að 4Kp60, 4GB af vinnsluminni, tvíhliða þráðlausu 2,4 / 5,0 GHz þráðlausu LAN, Bluetooth 5.0, Gigabit Ethernet, USB 3.0 og PoE getu (með sérstakri PoE HAT viðbót). Tvíhliða þráðlaust staðarnet og Bluetooth eru með mát viðurkenningarvottun sem gerir stjórninni kleift að hanna í lokavörur með verulega skertri prófun á samræmi og bæta bæði kostnað og tíma til að markaðssetja.

BeagleBone Black (hér að neðan) kemur í stað Ethernet stjórnanda upprunalegu SBC-hönnunarinnar fyrir 2,4 GHz WiFi tengi og Bluetooth 4.1 og BLE senditæki. Sambyggða einingin er byggð í kringum SIP Octavo Systems. Þetta par Arm Cortex-A8 örgjörva með 512GB af háhraða DDR minni og 4GB af flassi. Til að styðja við forrit sem þurfa háhraða I / O-vinnslu er TI-framleiddi örgjörvinn studd af tveimur forritanlegum rauntímaeiningum (PRU). PRUs hleðst úr verkefni sem þarfnast vinnslu með litla leynd frá Arm örgjörva, sem veitir meiri lofthæð fyrir stýrikerfi, notendaviðmót og kerfastjórnunaraðgerðir.

Fyrir einfaldari hönnun parar Particle Photon Cortex-M3 örstýringu frá STMicroelectronics með Cypress WiFi stjórnandi: sömu tegund og notuð eru í snjalltækjum heima eins og Nest Protect og Amazon Dash. The Particle Electron tekur sama kjarna örgjörva flókið og beitir því á 3G frumu / senditæki, sem gefur möguleika á að smíða IoT hnúta sem þurfa ekki staðbundna hlið til að tengjast skýinu.

Málslausnir bjóða upp á aðra leið til að koma þráðlausri tengingu við SBC-undirstaða kerfi. Með vöruúrvali Arduino getur þróunarteymið valið úr ýmsum einingum - þekktar sem skjöldur í vistkerfi Arduino - til að bæta RF tengi við grunnborð. Skjöldirnir í MKR fjölskyldunni bæta við þráðlausu nettengingu á staðnum eða á breitt svæði. MKR 1000 og 1010 eru bæði með WiFi-sendibúnað. WAN 1300 veitir LoRA tengingu og GSM 1400 aðgang að mörgum farsímanetum sem til eru um allan heim. Að auki virkar MKRFOX 1200 sem tengi við SigFox lágstraums breiðnetkerfið.

Hægt er að festa þessar skjöldur á burðar borð eins og Genuino Zero eða Due með því að nota pinna-haus tengi. Merkilegur eiginleiki margra af MKR fjölskyldum eininga fyrir þráðlausa tengingu eru með eigin 32bit örgjörva sem byggir á Arm Cortex-M0 + kjarna. Hönnuðir geta nýtt sér M0 + til að hlaða frá sér pakkavinnslu, svo sem dulkóðun og þjöppun, frá aðalvinnsluaðila símafyrirtækisins. Að öðrum kosti er hægt að nota tæki eins og MKR1000 sem sjálfstæða einingar í geimtengdum kerfum, með pinnahausana fjarlægðar til að draga úr heildarmagni.

Þróunarsettur veitir verkfræðingateymum aðra möguleika, aðallega fyrir þá sem vilja hanna sérsniðna einingar fyrir bindi framleiðslu. Þróunarsettir eru hannaðir til að koma liðum í gang eins fljótt og auðið er. Til dæmis, element14 þróunarbúnaðurinn fyrir SimpleLink Sensor til Cloud Linux Gateway veitir lausn frá lokum til loka. Sætið inniheldur alla íhlutina sem þarf til að búa til fullt skynjaranet, þar með talið hliðarlausn byggð á BeagleBone Black borðinu aukin með WiFi sem og CC1350 LaunchPad Kit til að virka sem langdrægur skynjari hnútur.

Þökk sé ríku safni af kerfum sem eru allt frá prótótýpíssettum til off-the-hillu SBC sem hægt er að nota í framleiðslukerfum, geta verkfræðingateymi nú nýtt sér nýjar nýjar viðskiptamódelar sem gerðar eru mögulegar með þráðlausri tengingu á aldri IoT og skila mjög aðgreindum lausnum án þess að þurfa að takast á við margbreytileika RF hönnun.

Eftir Ankur Tomar, markaðsstjóra svæðislausna, Farnell