Prezeráte si stránku pre zákazníkov z: Slovakia. Navrhovaná verzia stránky pre Vás je USA / US
Panel zákazníka
Vo Vašom košíku
Zaregistruj sa

Moduly IoT od Microchip

2020-11-09

Moduly IoT od Microchip

Už niekoľko rokov je jednou z najpopulárnejších fráz prítomných v elektronickom priemysle spojenie IoT, teda „Internet vecí” (z ang. Internet of Things). Nižšie vám predstavujeme kompaktné moduly, ktoré uľahčujú a zrýchľujú produkciu a typizáciu IoT zariadení. Sú to sady pripravené spoločnosťou Microchip, ktoré komunikujú cez Bluetooth alebo Wi-Fi siete, pripravené na spoluprácu s Amazon Web Services alebo Google Cloud.

Nielen v priemysle, ale aj v každodennom živote pozorujeme lavínovo rastúci počet zariadení, ktorých fungovanie si vyžaduje stále alebo pravidelné spojenie s internetom, minimálne s domácou alebo firemnou lokálnou sieťou. Túto konektivitu využívame skoro na každom kroku: od ovládania televízorov pomocou smartfónov po komplexnú automatizáciu fabrík.

Komunikácia s a medzi všetkými obvodmi pracujúcimi v systéme umožňuje centralizovať ovládanie (ako v prípade výrobnej linky alebo inteligentného domu), ale spája sa aj so sťahovaním a odosielaním veľkého množstva dát. Tieto dáta sa zhromažďujú z rôznych senzorov, zvyčajne pomocou mikrokontrolérov, ktorých výpočtový výkon neumožňuje komplexne analyzovať informácie (nehovoriac o ich prezentovaní užívateľovi prístupným spôsobom). Pri spracúvaní dát môže pomôcť lokálny server, no náklady na jeho inštaláciu a prevádzku sú často neproporčné k prínosom. Preto konštruktéri najčastejšie volia služby externých firiem, napríklad Amazonu alebo Googlu, t. j. služby poskytujúce uchovávanie a spracúvanie dát „v cloude”.

Tu sa objavuje nová výzva, ktorú musí zvládnuť každé IoT zariadenie: bezpečnosť. Bohužiaľ, príliš jednoduché zariadenie bude v domácej alebo firemnej sieti slabým bodom celej infraštruktúry. Navyše nezaistí ani náležitú ochranu dát. Tragické následky, ktoré spôsobuje absencia vhodnej ochrany, najmä v prípade sieti napojených na internet, určite nikomu netreba pripomínať.

Moduly IoT od Microchip

Na tvorbu zariadení typu IoT sa používajú 32-bitové mikrokontroléry. Disponujú dostatočným výpočtovým výkonom a projektujú sa s ohľadom na sieťové aplikácie. Ich kapacity umožňujú umiestnenie komplexného softvéru zodpovedného za obsluhu užívateľských aplikácií, obsluhu bezdrôtového prenosového štandardu a zaistenie dostatočnej úrovne bezpečnosti prenášaných údajov medzi zariadením a cloudom (autentifikácia a kryptografia). Na druhej strane nutnosť vytvoriť takto komplikovaný softvér je zároveň aj nedostatok. Príprava tohto riešenia je časovo náročná, vyžaduje si poznatky o architektúre využívaného obvodu, poznanie knižníc na obsluhu balíka TCP/IP a protokolov v type MQTT alebo kompatibilného operačného systému na pokročilej úrovni. Navyše je potrebné zohľadniť implementáciu riešení zodpovedných za bezpečnosť v oblasti odosielaných informácií a možného update’u firmware’u nášho zariadenia. V mnohých prípadoch sa môže ukázať, že použitie 32-bitového mikroprocesoru zbytočne komplikuje život. Najmä, keď projektujeme funkčne jednoduchú aplikáciu (napríklad realizujúcu snímanie údajov z environmentálnych senzorov a reagujúca na ich zmeny na základe pokynu prichádzajúcej z riadiaceho centra via cloud).

Preto Microchip, prostredníctvom TME, ponúka kompaktné IoT moduly vybavené 8 a 16-bitovými mikrokontrolérmi AVR alebo PIC v závislosti od potrieb a preferencií.

Jednotlivé funkcionality SMART/CONNECTED/SECURE sú realizované dedikovanými blokmi (mikrokontrolér/komunikačný modul/autorizačný obvod)

Kľúčové údaje o šiestich moduloch dostupných v ponuke TME uvádzame v tabuľke nižšie. Ich základné rozdelenie je delenie na mikrokontroléry AVR a PIC. V každej z týchto skupín si môžu naši zákazníci vybrať jeden z troch modelov: energeticky úsporný modul prispôsobený Bluetooth komunikácie; Wi-Fi modul určený na prácu s Amazon Web Services (AWS); alebo modul Wi-Fi určený pre službu Google Cloud.Všetky dosky sú vybavené debuggerom, ktorý zlepšuje spoluprácu s IDE a zrýchľuje fázu prototypizácie. Vďaka nemu a komunikácii cez USB port prebieha programovanie modulu v prostredí Microchip MPLAB® X IDE bezproblémovo. Softvér identifikuje modul automaticky, LEDky ukážu aktuálny stav zariadenia a užívateľ má k dispozícii virtuálny COM port a kanál logického analyzátora (GDI GPIO). Navyše, produkty vytvorené na báze mikrokontrolérov AVR ostávajú kompatibilné s populárnym prostredím Atmel Studio a Atmel Start.

Treba dodať, že vďaka technológii eXtreme Low Power (XLP) môžu byť moduly Bluetooth napájané „gombíkovou” batériou CR2032. Ostatné modely sú vybavené kontrolérom nabíjania a konektorom pre zapojenie lítium-iónového článku (Li-Ion) alebo lítium-polymérového článku (Li-Pol).

Model Mikrokontrolér Konektivita Dedikovaný službe
AVR-BLE ATmega3208 Bluetooth n/d
AVR-IOT-WA ATmega4808 Wi-Fi Amazon Web Services
AVR-IOT ATmega4808 Wi-Fi Google Cloud
PIC-BLE PIC16LF18456 Bluetooth n/d
PIC-IOT-WA PIC24FJ128GA705 Wi-Fi Amazon Web Services
PIC-IOT PIC24FJ128GA705 Wi-Fi Google Cloud

Každý z modulov má doplnkovú komponenty inštalované na DPS. V závislosti od modelu to môžu byť tieto: konektor GPIO poskytujúci priamy prístup k funkcii mikrokontroléra, fyzické tlačidlá, doplnkové LEDky, svetelný senzor (TEMT6000, výlučne verzie Wi-Fi), teplotný senzor (MCP9808 alebo MCP9844) alebo akcelerometer (BMA253, výlučne verzie Bluetooth).

Konektivita a bezpečnosť

WiFi komunikácia sa realizuje prostredníctvom modulu ATWINC1510 vyrábaného spoločnosťou Microchip. Pracuje v pásme 2.4GHz (b/g/n), obsluhuje TCP/IP vo verzii IPv4 a je kompatibilný so šifrovanými sieťami prostredníctvom protokolov WPA/WPA2, TLS a SSL. Produkty určené pre Bluetooth spojenia sú vybavené modul RN4870. Je to overené autorské riešenie Microchip. Umožňuje komunikáciu v štandarde Bluetooth 5 a obsluhuje sa pomocou príkazov odosielaných UART rozhraním UART. Obidva komunikačné moduly (a teda aj všetky prezentované produkty majú certifikáciu pre prevádzku v kľúčových regiónoch sveta: Severnej Amerike, Európe, Japonsku, Kórei, na Taiwane a v Číne.

Dáta odosielané modulmi Microchip ostávajú dodatočne chránené vďaka použitiu šifrovacieho procesora ATECC608A. Je to obvod využívajúci ECC (kryptografia na báze eliptických kriviek). Keďže overovanie (šifrovanie) prebieha v dedikovanom obvode, prebieha rýchlo a spoľahlivo, za vysokej bezpečnosti informácií. Tieto zariadenia sú od začiatku registrované v AWS alebo Google Cloud, čo pre užívateľa znamená ďalšiu úsporu času.

Mikrokontroléry

Moduly, ktorých srdcom sú mikrokontroléry AVR, majú inštalovaný jeden z dvoch obvodov, ATmega3208 alebo ATmega4808. ide o príbuzné, 8-bitové konštrukcie líšiace sa veľkosťou pamäte pre program (príslušne: 32KB a 48KB) a operačnej pamäte (4KB a 8KB). Môžu pracovať pri frekvencii 20MHz. Mikrokontroléry sú vybavené 4 timermi so 16-bitovými frekvenčnými rozdeľovačmi. Užívateľ má k dispozícii aj 12 kanálov A/C prevodníka. Obvody môžu komunikovať s periférnymi zariadeniami pomocou protokolov SPI I2C a USART.

Pokročilejším riešením je mikrokontrolér PIC16LF18456, prítomný v moduloch PIC-BLE. Bol navrhnutý ako energeticky úsporný (technológia eXtreme Low-Power) a pre prácu s mnohými senzormi. Má 12-bitový, 24 kanálový analógovo-digitálny prevodník s funkciou prepočítavania (ADC2). Môže pracovať vez ohľadu na jadro a budiť jadro z režimu spánku – a takto šetriť spotrebu energie. V obvode sa našlo miesto aj pre dva komparátory, dva 10-bitové generátory PWM, štyri 8-bitové a štyri 16-bitové počítadlá a 5-bitový C/A prevodník.

V moduloch PIC-IoT boli použité mikrokontroléry PIC24FJ128GA705. Ide o 16-bitové obvody pracujúce pri frekvencii do 32MHz. Sú určené pre mobilné aplikácie (napájané z akumulátorov). Podobne ako v prípade PIC16LF18456 sú v nich použité CIP technológie, t. j. periférne zariadenia nezávislé od jadra, čo umožňuje ďalšiu úsporu energie. Na báze mikrokontroléra možno vytvoriť dotykovú klávesnicu v kapacitnej technológii. Má tiež vytvorené hodiny reálneho času a 3 analógové komparátory. S komponentmi prítomnými v moduloch PIC-IoT predstavuje tento obvod jednoducho programovateľný a efektívny nástroj, ktorý môže slúžiť na tvorbu pokročilých IoT zariadení.

V nasledujúcom videu je jednoduchá aplikácia, ktorá využíva základné funkcionality modulov Microchip vybavených PIC mikrokontrolérom. Obvod je prepojený so službou Google Nest. Po prijatí výzvy sa stiahne informácia o počasí v danej lokalite. Pomocou jednej z Click dosiek značky Mikroelektronika (v tomto prípade je to ovládač krokového motora) modul nastaví ukazovateľ tak, aby zobrazoval symbol aktuálnych poveternostných podmienok v lokalite zadanej užívateľom.

Tu chceme ešte dodať, že každý z prezentovaných produktov Microchip môže spolupracovať s Click modulmi značky Mikroelektronika. V našom katalógu máme stovky položiek tohto producenta a budeme radi, keď sa s našou ponukou oboznámite.

Pozrieť ponuku

ČÍTAŤ VIAC

Váš prehliadač už nie je podporovaný, stiahnite si novú verziu