Kyky kommunikoida käyttämällä suosittuja protokollia ja toimia erittäin pienistä virtalähteistä ovat kriittisiä menestystekijöitä IoT-laitteille. Bluetooth Low Energyn kaltaiset tekniikat ovat ajan myötä kehittyneet lähellä sijaitsevien oheislaitteiden liittämisen perustekniikasta IoT:n pitkälle optimoitujen tarpeiden de facto -toteutustekniikaksi.

Artikkelin on kirjoittanut ON Semiconductorilla IoT-strategian kehityksestä vastaava Pavan Mulabagal.

Esineiden internetillä on jo merkittävä vaikutus moniin elämämme osa-alueisiin, kun työskentelemme, pelaamme ja suoritamme päivittäisiä tehtäviämme. Kun verkossa on kymmeniä miljardeja kytkettyjä laitteita ja viikoittain lisätään miljoonia uusia, on vaikea kuvitella, kuinka paljon globaalit verkot parantavat maailmaa, jossa elämme.

Toimintojensa - pääasiassa anturina, toimilaitteena tai näiden yhdistelmänä - ja langattomuuden tarpeen lisäksi näillä kytketyillä laitteilla on kaksi muuta yleistä vaatimusta. Niiden on kyettävä kommunikoimaan muiden laitteiden kanssa, sekä isännän että pilven välityksellä. Niillä on myös vastattava alhaisen virrankulutuksen vaatimuksiin, koska niitä käytetään yleensä pienillä nappiparistoilla, jotta ne voisivat olla omavaraisia ja mahdollisimman pieniä.

IoT on haastava alue suunnittelijoille, koska he pyrkivät vastaamaan käyttäjien ja kuluttajien yhä tiukempiin vaatimuksiin ja odotuksiin. Vaikka suunnittelut ovat fyysisesti pieniä, ne ovat myös monimutkaisia järjestelmiä, jotka sisältävät monia erilaisia tekniikoita, ja suunnittelijoiden on hyödynnettävä kehittyneitä tekniikoita ja vähävirtaisia komponentteja tavoitteidensa saavuttamiseksi.

Bluetooth Low Energy

Bluetoothia käytetään laajasti IoT-sovelluksissa, koska se on saatavana kaikissa älypuhelimissa ja tableteissa, ja tarjoaa siten melkein kaikkialla pääsyn internetiin. Alun perin Bluetooth Smart -nimellä kutsuttu BLE- eli Bluetooth Low Energy -tekniikka lähettää dataa paketeissa ja siirtyy sitten lepotilaan, mikä säästää huomattavasti virtaa. Bluetooth 4 mahdollistaa myös yhteyksien / laiteparien ylläpitämisen lepotilassa, mikä on lisätapa energian säästämiseen.

Bluetooth kehittyy edelleen, ja ominaisuudet, kuten tietoturvallinen pariliitos, AES-128-salaus ja nopeaa kehitystä tukevat profiilit sisältyvät myöhempiin versioihin. 4.2-julkaisu paransi datapaketin kapasiteettia 10-kertaisesti ja yhteyden kantamaa 2,5-kertaisesti avaamalla tekniikan sovelluksille, jotka vaativat suurempaa tiedonsiirtonopeutta.

Bluetooth 5 on nykyinen versio, ja se on optimoitu IoT-sovelluksiin. Kaistanleveys on kaksinkertaistunut 2 megabittiin sekunnissa ja - mahdollisesti 5-version merkittävimpänä edistysaskeleena – siihen on lisätty mesh-ominaisuus, joka poistaa keskittimen tarpeen ja mahdollistaa laajemmalle levinneiden IoT-verkkojen luomisen.

IoT-sovellukset

IoT-sovellusten kattava listaaminen on haaste, koska niitä on niin paljon, ja uusia lisätään nopealla tahdilla. IoT yhdistää kotimme verkkoon, seuraa hyvinvointiamme, hallitsee työpaikkoja, parantaa kaupunkeja ja ajoneuvoja, joissa matkustamme, ja paljon muuta.

IoT kattaa niin kuluttaja- kuin teollisuusmarkkinat. Teollisuudessa solmut tarkkailevat prosesseja tuotteiden laadun parantamiseksi ja seuraavat koneita pitäen silmällä niiden kulumista ja mahdollistaen ennaltaehkäisevän kunnossapidon, joka säästää seisokkeihin liittyviä kustannuksia. Logistiikassa BLE-pohjaiset skannerit voivat auttaa seuraamaan varaston tilaa älykkäiden tunnisteiden avulla, kun taas anturit ilmoittavat, että konttien täyttö tai varaston täyttö on tarpeen.

Kun olemme yhä riippuvaisempia akkuvirrasta ja tietoisuus energiankulutuksen vähentämisen tarpeesta kasvaa, on energianhallinta tärkeä tekijä kaikkialla. Älykkäiden rakennusten BLE-pohjaiset IoT-solmut aistivat lämmön, valon, jäähdytyksen ja ilmanvaihdon sekä ohjausvalojen, ikkunoiden ja LVI-laitteiden tarpeen reaaliajassa toimiakseen mahdollisimman taloudellisesti, sammuttaen resurssit usein, kun paikalla ei ole ketään.

Kodeissamme Bluetooth Low Energy voi mahdollistaa tavaroiden käytön seurannan ja jopa käynnistää tilaamisen jääkaappiemme automaattiseksi täyttämiseksi. Ikääntyvän väestön tarpeisiin vastaamiseksi Bluetooth mahdollistaa uuden sukupolven henkilökohtaiset seurantalaitteet, jotka yhdistävät lääketieteen ammattilaiset potilaisiin vähentämällä sairaalakäyntien tarvetta ja parantamalla samalla terveydenhuollon laatua.

BLE-pohjaisten IoT-ratkaisujen suunnittelu

IoT-ratkaisut voivat olla monimutkaisia toteuttaa, koska ne edellyttävät laajaa teknologian kirjoa toimiakseen harmoniassa. Näihin voi kuulua mikro-ohjaimia, analogisia suunnittelulohkoja antureille, RF-suunnittelua tietoliikenteeseen ja tehonkulutuksen hallintaa. Kaikki tämä on tyypillisesti yhdistettävä fyysisesti pieneen laitteeseen, jolla on minimaaliset tehovaatimukset.

Tämän seurauksena suunnittelijat etsivät integroituja ratkaisuja, jotka on erityisesti suunniteltu tukemaan nopeaa, pienten riskien suunnitteluprosessia IoT-sovelluksiin. RSL10-järjestelmäkotelo (RSL10 SIP) on esimerkki tällaisesta laitteesta, joka tarjoaa valmiin all-in-one -ratkaisun BLE:n lisäämiseksi IoT-solmuun.

Kuva 1. RSL10, järjestelmä kotelossa.

RSL10 SIP on joustava, erittäin pienikokoinen Bluetooth 5 -sertifioitu piiri, joka sisältää RSL10 BLE -järjestelmäpiirin, integroidun antennin ja kaikki passiiviset komponentit pienessä kotelossa. Kaikkien maailmanlaajuisten standardien (CE, FCC, IC, MIC, KC) mukaan sertifioitu RSL10 SIP nopeuttaa huomattavasti suunnitteluun kuluvaa aikaa, kun se ei vaadi erillistä RF-suunnitteluosaamista tai sertifioimista.

SiP-järjestelmäpaketti sisältää myös sisäisen muistin resurssit - haihtumatonta Flash-muistia on 384 kilotavua, josta käyttäjän sovelluksille on saatavana 256 kilotavua, sekä 88 kilotavua RAM-datalle ja DMA-ohjaimille. Suunnittelijan käytössä on myös valikoima konfiguroitavia ulkoisia rajapintoja, kuten I2C, UART ja dual SPI (Master / Slave), jotka lisäävät joustavuutta monenlaisiin sovelluksiin.

RSL10 voi tukea Bluetooth Low Energy -teknologiaa sekä muita 2,4 gigahersin asiakaskohtaisia ja/tai mukautettuja protokollapinoja. FOTA-tuki (Firmware-over-the-air) antaa valmistajille mahdollisuuden tarjota päivityksiä ja lisätä lisätoimintoja myös käyttöönoton jälkeen.

Integroitu virranhallinta on keskeinen vaatimus SiP-laitteille IoT-sovellusten mahdollistamiseksi. RSL10 on tällä hetkellä markkinoiden vähävirtaisin BLE-radio. Toimiessaan vastaanottotilassa se kuluttaa vain 7 milliwattia ja kulutus pienenee 62,5 nanowattiin deep sleep -tilassa. Tämän ansiosta suunnittelijat voivat pienentää järjestelmän kokoa ja painoa minimoimalla tarvittavien ulkoisten komponenttien määrän.

Laaja käyttöjännitealue on sekin arvokas ominaisuus suunnittelijoille ja laajentaa mahdollisten sovellusten määrää RSL10:n kaltaisille piireille. Syöttöjännitealue on 1,1–3,3 V, joten siinä voidaan käyttää joko 1,2 tai 1,5 V paristoja ilman ulkoisen DC/DC-muuntimen käyttöä. Tämä mahdollistaa myös pidemmän käyttöajan, kun pariston jännite laskee.

Suunnittelijan resurssit

Tehokkaiden ja erittäin integroitujen ratkaisujen etujen ohella suunnittelijat etsivät usein työkaluja ja apua saadakseen suunnittelunsa valmiiksi mahdollisimman nopeasti mahdollisimman alhaisin kustannuksin ja minimaalisilla asiantuntijaresursseilla. ON Semiconductor tarjoaa joukon hyödyllisiä työkaluja, jotka yksinkertaistavat ja nopeuttavat RSL10-pohjaista suunnittelua.

RSL10-ohjelmistokehityspaketti (SDK) tarjoaa täydellisen Eclipse-pohjaisen integroidun kehitysympäristön erittäin pienitehoisten BLE-sovellusten kehittämiseen. Paketti sisältää tuen Keilin uVisionille ja IAR:n Embedded Workbenchille sekä laajan valikoiman abstraktioita, ohjaimia ja näytesovelluksia, FreeRTOS-käyttöjärjestelmän ja FOTA-mobiilisovelluksen.

Kuva 2. Sulautettu RSL10 SDK -ohjelmisto.

Tarjoamalla täydellisen solmusta pilveen -ratkaisun Bluetooth IoT Development Kit (B-IDK) on modulaarinen suunnittelu, joka sisältää laajan valikoiman antureita ja toimilaitteita (aktuaattoreita). Ohjelmistotuki tarjotaan kätevässä CMSIS-Pack-paketissa, joka lisää RSL10 SDK:n toiminnallisuutta. Kokonaisuus sisältää anturiohjaimet, pilvituen ja B-IDK-alustalle määritetyn dokumentaation. Lisäksi mobiilisovellus mahdollistaa laitteiden hallinnan sekä anturien ja toimilaitteiden tietojen julkaisemisen ja tilaamisen (MQTT) useista suosituista pilvipalveluista.

Anturikehityspaketit voivat olla myös erittäin hyödyllisiä resursseja sellaisille suunnittelijoille, jotka työskentelevät IoT-suunnittelun parissa ensimmäistä kertaa. RSL10-anturikehityspaketti sisältää yli kymmenen anturielementtiä valon, ympäristön, äänen, sijainnin ja liikkeen tunnistamiseen, jotta suunnittelijat voivat siirtyä ideasta ratkaisuun nopeasti ja pienentää uudelleensuunnittelujen (respin) määrää.

Kuva 3. RSL10-anturikehityspaketti.

RSL10 SIP:n kaltaiset laitteet helpottavat suunnittelua integroimalla ulkoiset komponentit ja RF-alijärjestelmän samaan pieneen, erittäin energiatehokkaaseen pakettiin. Tämän yhdistäminen laajaan käytettävissä olevien tukityökalujen valikoimaan suunnittelijoita lisäämään vähävirtaisen BLE-toiminnallisuuden IoT-solmuihin minimoimalla riskit, suunnittelun kustannukset ja siihen käytetyn ajan.

ETNtv

Watch ECF videos

Korteilla vauhtia IoT-kehitykseen

Sulautetun laitteen kehitys onnistuu useimmiten helpoiten valmiiden moduulien avulla. Nykyään niitä saa myös tehokkailla Apollo Lake -sarjan prosessoreilla varustettuna.

Lue lisÀÀ...

Suomen suurin valtti kybersodassa on luottamus

Teknologia19 – Aalto-yliopiston kyberturvallisuusprofessori Jarno Limnéll uskoo, että luotettavuudesta voi tulla suomalaisten yritysten suurin myyntivaltti tulevaisuudessa. – Tärkein kysymys on tulevaisuudessa, kehen ja mihin voimme luottaa. Luottamuksesta on tulossa hyvin arvokas aineeton pääoma yrityksille, Limnéll sanoi eilen messukeskuksessa.

Lue lisÀÀ...

LATEST NEWS

NEW PRODUCTS

 

NEWSFLASH

Ciklum, established in 2002, is a custom product engineering company with a global presence across 15 countries in 3 continents. We specialize in crafting bespoke digital solutions that push boundaries and transform industries, including full-scale IoT solutions. Whether it's cutting-edge embedded systems, data architecture or IoT, we seamlessly integrate our solutions into your existing infrastructure.

 

 

Check Point Software Technologies Ltd. is a leading provider of cyber security solutions to corporate enterprises and governments globally. Check Point Infinity’s portfolio of solutions protects enterprises and public organisations from 5th generation cyber-attacks with an industry leading catch rate of malware, ransomware and other threats.

 

 

 

AcalBfi is a leader in the development of custom technology solutions for electronic applications. Our engineers and our approach will ensure we can solve your technical challenges with custom solutions that integrate multiple technologies.

 

Analog Devices, Inc. is a global semiconductor leader that bridges the physical and digital worlds to enable breakthroughs at the Intelligent Edge. ADI combines analog, digital, and software technologies into solutions that help drive advancements in digitized factories, mobility, and digital healthcare, combat climate change, and reliably connect humans and the world.

 

EBV Elektronik was founded in 1969 and is one of the leading specialists in European semiconductor distribution. This success is based on the underlying company philosophy, which was developed a long time ago and which still applies today: operational excellence, flexibility, reliability and execution – with the goal of achieving the highest degree of customer satisfaction. 

  

The Rohde & Schwarz technology group develops, produces and markets a wide range of electronic capital goods. With its extensive product portfolio, the company makes an important contribution to a safer and connected world. In the test & measurement, secure communications, networks & cybersecurity and broadcast & media markets, customers worldwide rely on Rohde & Schwarz and its cutting-edge solutions.

 

 

 

Mespek is an industrial electronics company. Our main product areas are embedded modules, industrial computing, test & measurement modules and server management systems (KVM-switches). Besides our domestic customers we have clients also in several countries such as Benelux, China, Estonia, Ireland, Norway, Russia, Sweden, Switzerland, et cetera..

 

We offer unique and cost-effective customized solutions based on electronic components and systems, as well as standard products from selected manufacturers. We also have own production company for electronics and cabling in Sweden. We have 90 years of experience, deep engagement, knowledge together with trustworthy and effective logistics worldwide. We are ISO 9001 and ISO 14001 certificated.

 

Richardson RFPD, an Arrow Electronics Company, is an electronic component distributor focused on RF and Wireless Communications, industrial IoT, Power Conversion and renewable energy markets. With our global reach and extensive technical capability, we serve our customers through component development and selection, technical support, and world-class logistics and supply chain capabilities. Whether designing with discrete components or looking to take advantage of integrated circuits or systems RichardsonRFPD’s worldwide design centers and technical sales team provide comprehensive support to bring your product ideas to market.

u‑blox is a global technology leader in positioning and wireless communication in automotive, industrial, and consumer markets. Their smart and reliable solutions, services and products let people, vehicles, and machines determine their precise position and communicate wirelessly over cellular and short range networks. With a broad portfolio of chips, modules, and secure data services and connectivity, u‑blox is uniquely positioned to empower its customers to develop innovative and reliable solutions for the Internet of Things, quickly and cost‑effectively.

KYOCERA AVX is a leading global manufacturer of advanced electronic components, including antennas, fuses, capacitors, filters, couplers and RF switches, engineered to accelerate technological innovation and build a better future. Supplying more than one million antennas per day, KYOCERA AVX is an industry-leading supplier of innovative antenna solutions, covering all major frequency bands and applications. KYOCERA AVX antennas utilize a wide array of materials -including LDS, stamped metal, ceramic, PCB, and FPC- to support a variety of custom and standard configurations (external indoor/outdoor, embedded on/off-board).

 

 





ECF template