wersja mobilna
Online: 593 Środa, 2017.06.28

Technika

STMicroelectronics IoT Gate: cała komunikacja bezprzewodowa w jednym zestawie

wtorek, 10 maja 2016 12:33

Jednym z szybko rozwijających się elementów oferty firmy STMicroelectronics są moduły komunikacji bezprzewodowej, z czym firma nie jest w powszechnej świadomości kojarzona. Ten pogląd na sytuację może nieco zmienić nowy zestaw ewaluacyjny - STEVAL-IDI004V2 - który integruje w sobie wszystkie standardowe interfejsy radiowe, tworząc wdzięczną platformę do poważnych i mniej poważnych eksperymentów.

Rys. 1. Zestawienie najważniejszych cech interfejsów radiowych stosowanych m.in. w aplikacjach IoT

Czasy mamy takie, że na pytanie: "jak jest zbudowana typowa platforma IoT", każdy konstruktor udzieli własnej odpowiedzi, ale wspólną częścią wszystkich będzie zintegrowanie w niej interfejsu radiowego, który zapewni dwukierunkową komunikację urządzenia z "chmurą". W zależności od wyobrażeń, przekonań, możliwości i potrzeb, komunikacja radiowa może być realizowana za pomocą któregoś z zestandaryzowanych interfejsów radiowych, np. Wi-Fi, Bluetooth, NFC lub toru radiowego działającego w paśmie radiowym ISM 868.

Każde z wymienionych rozwiązań ma specyficzne cechy, które - w zależności od wymogów aplikacji - są zaletami lub wadami, pozwalającymi lub uniemożliwiającymi ich stosowanie w praktyce. Poglądowe zestawienie najważniejszych różnych cech interfejsów radiowych pokazano na rysunku 1.

Jak widać - i jest to zgodne z intuicją - żadne z nich nie zapewnia jednocześnie: dużej prędkości transmisji danych, dużego zasięgu, małego poboru mocy i efektywnego stanu uśpienia. Dlatego, w zależności od potrzeb aplikacji, warto uważnie dobierać cechy interfejsu radiowego do indywidualnych potrzeb aplikacji.

Rys. 2. Przykładowe okna aplikacji STSW-IDIAPK (w wersji dla Androida)

Opracowany przez STMicroelectronics zestaw STEVAL-IDI004V2 doskonale nadaje się do celów ewaluacyjnych w aplikacjach IoT, ponieważ zintegrowano w nim 4 nowoczesne interfejsy radiowe, których działanie można weryfikować jednocześnie w ramach jednego rozwiązania sprzętowego i jednej aplikacji. Są to:

  • interfejs Wi-Fi 2,4 GHz IEEE 802.11 b/g/n wykonany na module SPWF01SA. 11, wyposażony w stos TCP/IP z obsługą protokołu bezpieczeństwa TLS/SSL i możliwość bezprzewodowej wymiany firmware,
  • interfejs Bluetooth 4.0 (BLE) wykonany na module SPBT2932DM,
  • interfejs ISM 868 MHz wykonany na module SP1ML-868 (wbudowany transceiver SPIRIT1),
  • interfejs NFC wykonany na transceiverze HFC CR95HF, działającym w paśmie 13,56 MHz.

Wszystkie moduły radiowe użyte w prezentowanym zestawie wyposażono w zintegrowane anteny, przy czym moduły BT/ISM/Wi-Fi korzystają z miniaturowych anten ceramicznych montowanych na płytkach modułów, transceiver NFC współpracuje z anteną o większych wymiarach, wykonaną na płytce drukowanej zestawu.

Wszystkie moduły radiowe są obsługiwane za pomocą poleceń AT+, komunikują się one z otoczeniem za pośrednictwem interfejsów UART. Transceiver NFC wykorzystuje do komunikacji z otoczeniem interfejs SPI. "Otoczeniem" modułów radiowych w prezentowanym zestawie jest mikrokontroler STM32F103RE, który domyślnie spełnia rolę mostka komunikacyjnego, który współpracuje z aplikacją konfiguracyjną z funkcjami użytkowymi dla Androida/iPhone (rys. 2) oraz aplikacją konfiguracyjną przygotowaną dla PC, która komunikuje się z mikrokontrolerem za pomocą USB wbudowanego w zestaw.

Konstruktorzy zestawu wyprowadzili interfejs SWD tego mikrokontrolera, co pozwala użytkownikowi na zapisanie w pamięci Flash i użycie własnego firmware. Podobny zabieg zastosowano w przypadku modułów Wi-Fi i ISM - każdy z nich ma wbudowany własny mikrokontroler z rodziny STM32, w którym użytkownik może wymienić firmware, dostosowując funkcjonalność modułów do własnych potrzeb.

Fot. 3. Wygląd shielda KAmodNFC z systemem pozyskiwania energii z toru NFC

Ze względu na dobrą jakość stosów komunikacyjnych zaimplementowanych w modułach radiowych potrzebę ich wymiany lub modyfikacji będzie miało niewielu konstruktorów, ale cenne jest to, że pomimo prostoty zestawu taka możliwość jest dostępna.

Prezentowana platforma nie jest jedyną w ofercie STMicroelectronics, umożliwiającą wygodną ewaluację interfejsów radiowych m.in. dla aplikacji IoT. Wszystkie interfejsy radiowe zastosowane w zestawie STEVAL-IDI004V2 są dostępne pojedynczo także w postaci shieldów zgodnych z Arduino/NUCLEO, produkowanych przez STMicroelectronics.

Także polski producent zestawów ewaluacyjnych - firma KAMAMI.pl - opracowała i oferuje shield NFC o nazwie KAmodNFC (fot. 3), który - poza funkcjami czysto komunikacyjnymi NFC - umożliwia także bezprzewodowe zasilanie systemu cyfrowego energią pobieraną z toru NFC (energy harvesting). Tego typu rozwiązania są atrakcyjnym pomysłem dla aplikacji IoT, dzięki którym można budować urządzenia zasilane bezprzewodowo, zasilane okazjonalnie podczas komunikacji ze smartfonem lub tabletem.

Piotr Zbysiński

 

 

Szukaj w serwisie Semicon