Демеуленген мазмұн: қарапайым сымсыз дамыту үшін біріктірілген жалғыз басқарылатын шешімдер
Сымсыз қосылу қосымшалардың кең ауқымына IoT-ге қол жеткізуге мүмкіндік беретін бұлтқа оңай жол береді. Сымсыз қолдау арқылы әр құрылғының орналасқан жеріне кабельдерді өткізудің қажеті жоқ және Bluetooth сияқты ақылды протоколдар құрылғыны кез келген жерден орнатуды жеңілдетеді.
Сымсыз технологияның нұсқалары
Инженерлік топтар сымсыз қосылудың көптеген нұсқаларына қол жеткізе алады.
Қысқа қашықтық: Үйде немесе кеңседе қысқа қашықтықта пайдалану үшін, Bluetooth және WiFi қуаты төмен және жоғары өткізу қабілеттілігі үшін қажет мүмкіндіктердің ауқымын қамтиды. Үлкен қоймаларда немесе дүкеннің еденінде сияқты үлкен қондырғыларда, Bluetooth немесе Zigbee сияқты төмен қуатты желілер жағдайында WiFi шлюздері мен торлы желілерді пайдалану жұмыс ауқымын едәуір кеңейтеді.
Орташа диапазон: LoRaWAN және Sigfox сияқты сымсыз желілер құрылғыға ондаған шақырым қашықтықта өте арзан бағамен қол жеткізуге мүмкіндік береді. Бұл желілер LoRaWAN жағдайында 50 кб / с-қа дейінгі жылдамдықтағы мәліметтерді қолдайтын аз көлемдегі деректерді тасымалдауға арналған және ұялы байланыс қызметтерінен айырмашылығы, бұл желілер байтпен есептелмейді. Пайдаланушылар шалғай жерлерде қызмет көрсету үшін қажет болуы мүмкін жеке шлюздерді қолдана алады, бірақ ұялы байланыс сенімді болмауы мүмкін нұсқаларды ұсынады. Things Network сияқты қызмет провайдерлері LoRaWAN негізінде жалпы қалалар мен олардың маңындағы қалаларды қамтиды. Қазіргі уақытта Things Network Батыс Еуропадағы көптеген ірі қалалар мен қала маңын және АҚШ-тың тығыз қоныстанған бөлігін қамтитын 8000-нан астам шлюзге ие.
Ұзын / кең таралған: Неғұрлым кең ауқымды қамту қажет болса және қосымшаның ақысы төленетін төлемді қолдайтын болса, дизайнерлер 2G, 3G және 4G ұялы желілерін қолдана алады.
Сымсыз қосылу тарихы
Бұрын көптеген дизайнерлердің проблемасы сымсыз қосылысты қамтамасыз ету үшін тиімді RF интерфейстерін құру қиын және уақытты қажет ететіндігінде болды. Антеннадан трансиверге берілуі керек жоғары жиілікті сигналдар шу-шу деңгейінің жоғары арақатынасын қамтамасыз ету үшін ұқыпты өңдеуді қажет етеді. Антеннаның өзі өнімділікке күрт әсер етуі мүмкін, оның формасы мен құрылымындағы аздаған өзгерістер қалаған диапазонда жұмыс істейтін радиожиілік қабылдағыш пен қысқа қашықтықта ғана тиімді болатын айырмашылықты білдіреді. Сонымен қатар, сымсыз жүйелер жүйенің басқа пайдаланушыларға кедергі келтіретінін анықтайтын қатаң сынақтардан өтуі керек, тіпті арнайы радио лицензиясы қажет емес, мысалы, Bluetooth, WiFi және басқаларында қолданылатын 2,4 ГГц диапазонында.
Дәстүрлі жалғыз борттық компьютерлерде (SBC) сымсыз қосылыс жоқ, дизайнерлік топтарды арнайы модульдерді жасауға мәжбүрледі, бірақ Raspberry Pi, BeagleBone және Arduino айналасындағы экожүйелер дамыған сайын, негізгі SBC-терді қолдануға болатын дайын модульдер жасалды. Опцияларға мысалы, Raspberry Pi үшін WiPi модулі кіреді, процессор модуліне USB порты арқылы қосылады. BeagleBone және Arduino ұқсас сымсыз модуль нұсқаларын қамтамасыз етеді, олар пин-колонка коннекторлары арқылы қосылады.
Қосымша сымсыз модульдерді қолдану аппараттық жасақтамаға байланысты уақытты қысқартады, бірақ сымсыз интеграцияның басқа аспектілерімен байланысты уақытты қысқартпады. Дизайнер көптеген жағдайларда өз өнімдерін сатқысы келген жерлерде радиациялық шығарындылар туралы заңнаманың сақталуын қамтамасыз ету үшін жеке тексеруден өтуі керек.
Бағдарламалық жасақтаманы интеграциялау процесі уақыт пен шығын бойынша қосымша сұранысқа ие болды. Транссивті кремнийдің көптеген нұсқалары бар, әсіресе Bluetooth немесе WiFi сияқты қысқа қашықтықтағы, төмен қуатты танымал сымсыз протоколдармен. Сымсыз модульдегі протокол қолдауы бірнеше микробағдарламалардың кітапханаларының өзінде жұмыс істейтін арнайы SoC арқылы қамтамасыз етіледі, бірақ кейбір жағдайларда жоғары деңгейлі протокол қабаттары хост SBC-де жұмыс істеуге мәжбүр болуы мүмкін, кейбір меншікті сериялық хаттамалардың кейбір нысандары қолданылады. деректерді қабаттар арасында беру. Интегратор осы бағдарламалық жасақтама элементтерін үйлесімді түрде біріктіруге жауап береді.
Сымсыз қосылыстың бүгінгі шешімдері
Сымсыз қосылыс танымал болған сайын, SBC өндірушілері мен Arduino сияқты бағдарламалық-бағдарламалық жасақтаманың интеграцияланған орталары өз өнімдерінің желісіне сымсыз қолдауды ұсынудың түрлі жолдарын алды. Таңдау сымсыз протоколдарға тікелей қолдау көрсететін микроконтроллерлердің өсіп келе жатқан спектрі ұсынатын интеграцияның артықшылығын қолданатын біріктірілген шешімдерді қамтиды. Басқалары дизайнерлерге жалпы базалық тақтаны қолдануға болатын сымсыз қосылудың таңдау нұсқаларын ұсыну үшін модульдік архитектураны қолданады.
Кіріктірілген модульді пайдалану бірнеше маңызды артықшылықтар әкеледі, олардың ішінде SBC, соның ішінде сымсыз қосылыстар модульдер сатылатын барлық аумақтарда радиациялық шығарындылар туралы заңнамаға сәйкестігі тексерілген. Инженерлік топ сонымен қатар алдын-ала біріктірілген микробағдарламалардың артықшылығын қолдана алады, олар кейбір жағдайларда сымсыз қосылысты қарапайым түрдегі порт арқылы деректерді жіберу сияқты қарапайым ете алады және көбінесе интегралды шешімдер базалық тақталар мен аддон модулдерінің комбинацияларына қарағанда энергияны аз тұтынуды ұсынады. жеткізушілер сымсыз қабылдағыштардың ішіндегі негізгі MCU-де және процессор өзектерінде болатын өңдеудің барлық артықшылықтарын пайдалана алды.
Біріктірудің нәтижесі - бірнеше тақталардың сэндвичтеріне негізделген дизайнмен салыстырғанда жалпы даму уақыты мен форманың аз факторлары. Көбінесе интеграцияның жоғарылауына байланысты шығындар азаяды және әзірлеушілер арнайы сенсорлық модульдерді бекіту үшін тақырыптық түйреуіштер мен ұқсас интерфейстерді пайдалана алады.
Әзірлеушілер Raspberry Pi 4 Model B Computer (жоғарыда) сияқты жоғары интеграцияланған шешімдерге қол жеткізе алады. Ол процессордың жылдамдығын, мультимедиялық өнімділікті, жадты және қосылысты (алдыңғы буын Raspberry Pi 3 Model B + салыстырғанда) түбегейлі жоғарылатуды ұсынады, сонымен бірге артқы үйлесімділік пен ұқсас қуат тұтынуды сақтайды. Өнімнің негізгі сипаттамаларына жоғары өнімділікті 64 биттік төрт ядролы Cortex-A72 (ARM v8) процессор, жұп микро-HDMI порттары арқылы 4K дейінгі ажыратымдылықтағы қос дисплей қолдауы, 4Kp60-қа дейінгі аппараттық бейне декод, 4 ГБ жедел жады, қос диапазонды 2.4 / 5.0 ГГц сымсыз LAN, Bluetooth 5.0, Гигабит Ethernet, USB 3.0 және PoE мүмкіндігі (бөлек PoE HAT қондырмасы арқылы). Қос диапазонды сымсыз LAN және Bluetooth модульдеріне сәйкестік сертификаты бар, бұл тақтаны сәйкестікке тестілеуді едәуір төмендетіп, нарықта уақытты да, уақытты да жақсарта отырып дайын өнімге енгізуге мүмкіндік береді.
BeagleBone Black (төменде) SBC дизайнының Ethernet контроллерін 2,4 ГГц WiFi интерфейсімен және Bluetooth 4.1 және BLE трансиверімен алмастырады. Кіріктірілген модуль Octavo Systems SIP айналасында жасалған. Бұл 512 ГБ жоғары жылдамдықты DDR жады мен 4 Гб жарқылы бар Arm Cortex-A8 процессорымен жұптасқан. Жоғары жылдамдықты енгізу / шығару өңдеуді қажет ететін қосымшаларды қолдау үшін TI-процессоры екі нақты уақыт режимінде басқарылатын қондырғы (PRU) қолдайды. Арт процессорынан кідіріссіз өңдеуді қажет ететін PRU жүктемелері, операциялық жүйеге, пайдаланушы интерфейсіне және жүйені басқару функциясына үлкен орын береді.
Қарапайым дизайн үшін, Бөлшек Photon CSTex-M3 микроконтроллерін Cypress WiFi контроллерімен STMicroelectronia қосады: Nest Protect және Amazon Dash сияқты ақылды үй құрылғыларында қолданылатындармен бірдей. Particle Electron дәл осындай негізгі процессор кешенін алады және оны 3G ұялы қабылдағышына қолданады, бұлтқа қосылу үшін жергілікті шлюзді қажет етпейтін IoT түйіндерін құруға мүмкіндік береді.
Модульдік шешімдер SBC негізіндегі жүйеге сымсыз қосылысты жеткізудің басқа бағытын ұсынады. Arduino өнімдерінің кең ассортиментімен негізгі топқа RF интерфейсін қосу үшін Arduino экожүйесінде қалқандар деп аталатын модульдердің әрқайсысын таңдай алады. MKR тобындағы қалқандар жергілікті немесе кең аймақтық сымсыз қосылысты қосады. MKR 1000 және 1010 екеуінде де WiFi трансивері бар. WAN 1300 LoRA қосылымын және GSM 1400 бүкіл әлемде қол жетімді көптеген ұялы желілерге қол жеткізуді қамтамасыз етеді. Сонымен қатар, MKRFOX 1200 SigFox аз қуатты кең ауқымды желіге интерфейс ретінде қызмет етеді.
Осы қалқандардың әрқайсысын Genuino Zero немесе Due сияқты қосқыш тақталарына орнатуға болады. Сымсыз қосылуға арналған көптеген MKR модулдерінің маңызды ерекшелігі Arm Cortex-M0 + өзегі негізінде 32bit микроконтроллеріне ие. Әзірлеушілер M0 + артықшылықтарын тасымалдаушының негізгі процессорынан шифрлау және сығымдау сияқты пакеттік өңдеуді жүктеу үшін қолдана алады. Сонымен қатар, MKR1000 сияқты құрылғыларды ғарыштық жүйелерде жеке модуль ретінде пайдалануға болады, жалпы көлемді азайту үшін түйреуіштер алынып тасталады.
Әзірлеу жинақтары инженерлік топтарға, көбінесе көлем өндіруге арналған арнайы модульдер жасағысы келетіндерге басқа нұсқаларды ұсынады. Дамыту жиынтықтары командаларды мүмкіндігінше тезірек жұмысқа қосуға арналған. Мысалы, Cloud Linux Gateway-ке SimpleLink сенсорына арналған element14 әзірлеу жинағы түпкілікті шешімді ұсынады. Жинақта толық сенсорлық желіні құруға қажетті барлық компоненттер бар, сонымен қатар WiFi қосылған BeagleBone қара тақтасы негізінде шлюз шешімі, сонымен қатар алыстағы сенсорлық торап ретінде әрекет ететін CC1350 LaunchPad жиынтығы бар.
Өндірістік жүйелерде қолдануға болатын прототиптер жиынтығынан бастап сөреден тыс SBC-ге дейінгі платформалардың бай портфолиосының арқасында инженерлік топтар қазір IoT ғасырында сымсыз қосылыстың арқасында мүмкін болатын жаңа бизнес-модельдерді толықтай пайдалана алады. және РФ дизайнының күрделілігімен айналыспай, жоғары сараланған шешімдерді жеткізеді.
Анкур Томар, Фарнелл, аймақтық шешімдер маркетингінің менеджері