magyar elektronika

E-mail cím:*

Név:

enb l475e iot01aAz IoT fogalma „benne van a levegőben”, de a legtöbbünk számára – azokat kivéve, akik hivatásszerűen foglakoznak vele – ma még bizonytalanok a körvonalai. Ahogy a technológia tért nyer, a fogalmak és lehetőségek természetesen egyre határozottabban kirajzolódnak majd, de addig is sokat segíthet, ha megismerkedünk egy-egy praktikus demóeszközzel és -alkalmazással.

 

 

Mérnöki pályafutásom során már sokszor megtörtént – legtöbbször a szakmai érdeklődés és a „hivatali kötelesség” különböző arányú keverékétől hajtva –, hogy „eljátszottam” egy demókártyával és véleményt alkottam róla – de arra most teszek először kísérletet, hogy az ennek során felmerült gondolataimat a lap olvasóival is megosszam.

 

Az eszköz célja

Az STMicroelectronics „Discovery kit” sorozatába tartozó, IoT node elnevezésű demókészletet a gyártó termékeinek hivatalos hazai disztribútora, az EBV Elektronik Kft. bocsátotta rendelkezésemre. Itt mindjárt „nagyot ugrom”, mivel megpróbálom elöljáróban összefoglalni azt a megfigyelésemet, ami a készlet alapos megvizsgálása után fogalmazódott meg bennem.

 

 

IMG 2679

1. ábra 

 

E készlet célja – ahogy azt a tapasztalataimból leszűrtem és a továbbiakban az olvasó számára is szeretném érzékeltetni –, számos megszokott demóeszköztől eltérően nem valamely kiemelt alkatrész használhatóságának és sokoldalúságának bemutatása, esetleg az ajánlott kapcsolás fizikai realizálása egy referenciaáramkör formájában, noha ez lenne a kézenfekvő egy félvezetőgyártó esetében. A cél ez esetben sokkal inkább egy meglehetősen tágan értelmezett alkalmazási terület, az Internet of Things – IoT, „a dolgok internete” alapfogalmainak megismertetése. Ebben inkább az „ismeretterjesztés” vagy a „szemléletformálás” motiválhatta a gyártót, hiszen a hardveren kívül a gyárilag flashmemóriába írt szoftveralkalmazás, és nem utolsósorban az utóbbi által használt felhőszolgáltatás is a demonstráció tárgya. Magam is e vezérfonal mentén szeretném bemutatni az eszközt. A nyilvános felhőalapú IoT-alkalmazás könnyű bemutatására tervezett készlet funkciója azonban nem korlátozódik erre, hiszen a (tovább)fejlesztéséhez minden feltétel adott: PC-alapú szoftverfejlesztő eszközök (köztük több ingyenesen elérhető), a lefordított kód flashmemóriába töltéséhez szükséges, és hibakeresésre is használható USB-interfész, ingyenesen letölthető dokumentáció, elvi kapcsolási rajz, az utángyártáshoz használható technológiai („gerber”) fájlok és még számos erőforrás áll az eszköz más célú hasznosításában érdekelt fejlesztők rendelkezésére.

 

IMG 2678

2. ábra 

 

IMG 2677

3. ábra 

 

 

A hardver

A termék a B-L475E-IOT01A azonosítójú, „kiskereskedelmi” forgalmazásra is alkalmas bliszterbe csomagolt demókártya (1. ábra), amelynek funkcióját IoT node-ként (végpontként) jelöli meg a gyártó. A kártya hátterét képező kartonlap nem csak dekoráció, de „mini kézikönyv” is; az előoldal (2. ábra) a hardver főbb képességeit és a hozzáférhető I/O-csatlakozók „térképét” mutatja, a hátoldalon (3. ábra) pedig a demókártyával végezhető legfontosabb kísérlet végrehajtására rávezető, tömör útmutató, valamint a rendszerkövetelmények és a további kísérletekhez használható szoftverfejlesztő eszközök felsorolása látható. Hiba lenne tehát a csomagolással együtt eldobni. Maga a 60×90 mm-es kártya (4. ábra) műanyaglábakon áll, mivel az alsó oldalára is jutott néhány alkatrész, csatlakozó és rövidzárdugós konfiguráló érintkező (jumper).

 

enb l475e iot01a

4. ábra


A CAD-nézeti kép (5. ábra) mutatja az összes „nevezetesebb” alkatrészt, csatlakozót és modult, amelyek sokat elárulnak a kártya funkcióiról is. A megjelölteken kívül még jó néhány led szolgálja a tájékoztatást a kártya üzemállapotáról, ezek – két nyomógombbal (RESET és USER) együtt – pedig „minimalista HMI-kezelőfelületként” is használhatók. Az alulnézeti CAD-kép (6. ábra) kevésbé zsúfolt, de azért ott is akad néhány, az IoT-fejlesztők fantáziáját megmozgató érdekesség. A továbbiakban az alkatrészek említésekor megadjuk a pozíciószámukat is, amely alapján azok az 5. és 6. ábrán azonosíthatók.

 

EBV IoT 5 abra

5. ábra


A kártya láthatóan 32 bites ARM Cortex-M4 processzormagos mikrovezérlőt (U1, benne 1 Mbájt program flash és 128 kbájt SRAM), és gazdag, alkalmazásorientált perifériális környezetét tartalmazza. Két feltűnő hardvertulajdonság ötlik először a szemünkbe: egyfelől a vezetékmentes kommunikáció több válfaja,

  • a Wi-Fi (M2),
  • a Bluetooth Low Energy (M1),
  • az NFC (U8) nyomtatott NFC-antennával, és
  • az Európában publikusan használható 868 MHz-es sávú kommunikáció (M3) modulkészlete, amely a vezetékmentes IoT-kommunikációra a gyakorlatban használt megoldások jelentős részét lefedi. Másfelől feltűnik a nyitottság a közkedvelt Arduino-ökoszisztéma felé (CN1…4), amely által az alkalmazásfejlesztők készen kapható, Arduino Uno Rev. 3-kompatibilis modulok széles választékával, komoly fejlesztési erőforrások igénybevétele nélkül is bővíthetik alkalmazásukat. Ezenkívül jól látható a demókészlet fejlesztőjének törekvése, hogy az IoT-alkalmazások talán leggyakoribb területeihez előre beépített szenzorokat bocsásson a felhasználó rendelkezésére:
  • hőmérséklet- és relatív páratartalom-szenzor (U6:, -40…+120 oC, 0…100% rel. páratartalom),
  • nyomásérzékelő (barométer) (U7: 260…1260 hPa),
  • háromtengelyű mágnestér-érzékelő (U5: ±4, ±8, ±12, ±16 Gauss),
  • háromtengelyű giroszkóp és gyorsulásérzékelő (U3: ±2, ±4, ±8, ±16 g gyorsulás, illetve ±125, ±250, ±500, ±1000 és ±2000 fok/s szögsebesség),
  • 2 db mikrofon (U2 és U10), valamint
  • a fény terjedési idejének mérésén alapuló (Time-of-Flight – ToF), gesztusvezérlésre is használható optikai távolságérzékelő (U4: max. 2 m).

 

EBV IoT 6 abra

6. ábra

 

Említsünk meg még néhány, a hátoldalon megvalósított kellemes tulajdonságot:

  • a választási lehetőséget több tápfeszültség-ellátási módszer közül (JP4),
  • a kommunikáció titkosítására alkalmas STSAFE 100A csipet (U9), amely a helyi és távoli oldalon a biztonságos autentikációt (hozzáférési jogosultságot) garantálja, és végül
  • a mikrovezérlő áramfelvételének mérésére alkalmas jumpert (JP5), amely elébe megy az IoT-fejlesztők azon igényének, hogy képet alkothassanak az MCU áramfelvételéről annak különböző működésmódjai (mérési, kommunikációs és alvó üzemmódok) esetén.

Vezetékes kommunikációra is kínálkozik néhány lehetőség:

  • USB OTG (On-the-Go) csatlakozó (CN9 mikro USB: általános célra, max. 500 mA tápellátási igényig),
  • ST-LINK csatlakozó (CN7 mikro USB: hibakeresésre, ill. virtuális soros terminálként való alkalmazásra).

 

EBV IoT Overviewshort 20 

 

Alkalmazási ötlet – pusztán a hardver adottságai alapján

Az eddigiek alapján akár már néhány ötletünk is születhet a hardver közvetlen hasznosítására. Nekem egy „széles spektrumú” környezetmonitor jutott eszembe, amely a beépített hőmérséklet-, páratartalom- és légnyomásmérővel időjárási paraméterek periodikus mintavételezésére használható. Ennek „technikai minimumába” még a szélirány és szélsebesség mérése is beletartozna, de egy egyszerű, optikai letapogatású forgó impulzusadót működtető kanalas szélsebesség-mérőt és egy 4…8 bites (22,5…1,4 szögfokos felbontású), Gray-kódolású, egyszerű párhuzamos interfésszel illesztett forgó pozícióadót akár az Arduino-interfészen keresztül is illeszthetünk a kártyához. A szokásos meteorológiai funkciókon kívül a beépített mikrofonpár a mérési hely zajterheléséről, a gyorsulásszenzor a vibrációs, a mágnestér-érzékelő pedig a mágneses „mikroklímájáról” is gyűjthet irányfüggő(!) adatokat. A mért eredmények kommunikációjához pedig választhatunk a széles vezetékes és vezetékmentes adatátviteli lehetőségek közül. Az így adódó – a kategóriája átlagánál sokkal összetettebb – környezetmonitor természetesen csak egy – és bizonyára nem is a legizgalmasabb – a közvetlen felhasználási lehetőségek közül, amelyek virtuális listájának bővítéséhez az olvasó fantáziája is hozzájárulhat.

 

A szoftver

Erre túlságosan sok szót külön nem érdemes vesztegetni, mivel egyrészt a felhasználó igénye szerinti célszoftverek fejlesztéséhez – amint azt említettem – minden szükséges kellék (fejlesztőkörnyezet, programkönyvtár, a tárgykód flash-memóriába töltésére szolgáló interfész és hibakereső rendszer) rendelkezésre áll. Másrészt viszont a demókártyába gyárilag betöltött programkód „kilép” a helyi alkalmazás kereteiből, mivel egy felhőszolgáltatással kiegészített, „valódi”, a gyakorlatban akár közvetlenül is használható IoT-megoldást kíván bemutatni. Ezért ezzel inkább a folytatásban foglalkozom. (X)

 

Szerző: Tóth Ferenc

 

Az STMicroelectronics hivatalos disztribútora az EBV Elektronik.

 

EBV logo

 

 

 

EBV Elektronik Kft.
1117 Budapest, Budafoki út 91-93.
Tel.: +36 1 436 7220
E-mail: krisztian.nagy@ebv.com
www.ebv.com

 

Még több EBV Elektronik

 
 
 

 

   
Advertisement
--!>