Entwicklungsboards beschleunigen das IoT-Design

IoT-Design ist die Implementierung von Mikrocontroller (MCU)-Lösungen mit dem idealen Verbindungsprotokoll für Ihre Anwendung. Microchip Technology hat vor Kurzem intelligente, integrierte Full-Stack-Entwicklungslösungen angekündigt, die bei dieser Aufgabe helfen.

Die Embedded-Produktlinie von Microchip reicht von seinen kleinen PIC- und AVR-MCUs für Sensoren und Aktoren bis hin zu hochentwickelten 32-Bit-MCU-Gateway- und Mikroprozessor-(MPU)-basierten Lösungen für Edge-Computing, die die Möglichkeit bieten, sich über WLAN mit jedem Hauptkern und jeder Haupt-Cloud zu verbinden. Fi-, Bluetooth- oder 5G-Schmalbandtechnologien bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung einer soliden Sicherheitsgrundlage mit Unterstützung der Trust-Plattform von Microchip für die CryptoAuthentication-Familie.

IoT-Design

IoT-Netzwerke von Sensoren und intelligenten Geräten werden in der Lage sein, praktisch jeden Aspekt unserer Umgebung zu verbinden – Häuser, physische Objekte, Transport- und Kommunikationssysteme, Kleidung und sogar den menschlichen Körper –, sodass wir Daten austauschen und die entsprechenden Maßnahmen ergreifen können. Wenn das Internet der Dinge dem Technologiepublikum jedoch mehr Möglichkeiten bieten soll, müssen Arbeitsabläufe vereinfacht und modulare Komponenten besser genutzt werden, um die tatsächlichen technischen Herausforderungen in IoT-Projekten zu bewältigen, vom Softwaredesign bis zur Hardwareimplementierung.

Es gibt drei grundlegende Arten von Projekten für IoT-Anwendungen. In Cloud-verbundenen Projekten verwenden Server dedizierte Software, um von Systemen gesammelte Daten zu analysieren und zu verarbeiten. Projekte, die mit einem lokalen Netzwerk verbunden sind, verwenden zur Kommunikation ein Intranetnetzwerk. Und in Gateway-basierten Projekten werden Gateway-Systeme verwendet, um bestehende Systeme an das Internet anzupassen.

Normalerweise besteht der erste Schritt in jedem Projekt darin, das ideale Entwicklungskit für Ihren Prototypen auszuwählen. Der Aufbau eines Cloud-verbundenen IoT-Systems von Grund auf kann ein kostspieliger und zeitaufwändiger Prozess sein, der Fachwissen in vielen technischen Disziplinen erfordert. Die Entwickler von heute stehen bei ihren Designentscheidungen mehr denn je vor Herausforderungen, darunter längere Entwicklungszeiten und höhere Sicherheitsbedrohungen. Entwicklungskits und andere Prototyping-Plattformen sind von entscheidender Bedeutung für die Bemühungen, die IoT-Lieferkette zu nivellieren, Innovationen zu beschleunigen und jeden zu befähigen, der die Ideen und den Ehrgeiz hat, erfolgreiche IoT-Plattformen zu entwerfen und zu erstellen.

Mikrochiplösungen

Mit den eingebetteten Entwicklungslösungen von Microchip Technology können sich Entwickler schnell, einfach und sicher über Wi-Fi-, Bluetooth- und 5G-Schmalbandtechnologien mit jeder Cloud verbinden und gleichzeitig eine starke Sicherheitsgrundlage mit der CryptoAuthentication-Familie beibehalten, so das Unternehmen.

„Wir sehen immer noch, dass die Einführungsrate von IoT ziemlich langsam ist“, sagte Oyvind Strom, Marketing Director bei Microchip Technology. „Es gibt viele Lösungen da draußen, aber wir sehen einen großen Kundenstamm, bei dem nicht unbedingt alle mit IoT vertraut sind. Wir haben Edge-Nodes und Gateways eingeführt, bei denen die Benutzerfreundlichkeit im Vordergrund steht.“

Die Kombination aus bewährten Sicherheitshardwarelösungen und einem beispiellosen Maß an Partnerschaft trägt zum Schutz vor Sicherheitsbedrohungen bei, die von Remote-Cyberangriffen bis hin zur Herstellung gefälschter Produkte reichen. Diese Bedrohungen sind weit verbreitet, erstrecken sich über alle Branchen und können zu erheblichen Verlusten in Bezug auf Bereitstellungs- und Wiederherstellungskosten, Einnahmen aus Dienstleistungen und vor allem Markenwert führen.

Microchip hat eine Reihe intelligenter, vernetzter und sicherer Rapid-Prototyping-Lösungen hinzugefügt. Es gibt vier neue Wi-Fi-basierte IoT-Entwicklungsplattformen und zwei neue Bluetooth-Prototyping-Boards für die PIC- und AVR-Produktlinien. Eine neue IoT-Gateway-Lösung mit Amazon Web Services (AWS) IoT Greengrass und Azure erweitert das Portfolio. Und die Partnerschaft von Microchip mit Sequans hat neue Kit-Lösungen für LTE-M- und NB-IoT-Infrastrukturverbindungen ermöglicht.

Jede Lösung ist auf Benutzerfreundlichkeit und schnelle Entwicklung für intelligente Industrie-, Medizin-, Verbraucher-, Landwirtschafts- und Einzelhandelsanwendungen unter Berücksichtigung der Sicherheit ausgerichtet. Die Auswahl an Konnektivitätstechnologien in Kombination mit der gesamten Palette an Mikrocontroller- und Mikroprozessorleistung und Peripheriefunktionen macht diese Lösungen in einer Reihe von Märkten skalierbar.

„Wenn der Kunde eine IoT-Lösung entwickeln möchte, kann man entweder IoT ohne Cloud oder IoT mit Cloud betreiben“, sagt Strom. „Und Cloud Computing ist definitiv einer der am schnellsten wachsenden Bereiche der Welt. Es gibt drei große Cloud-Unternehmen:Google, Amazon und Microsoft. Wir sind mit allen von ihnen Partner.“ Die PIC-IoT WA- und AVR-IoT WA-Boards wurden in Zusammenarbeit mit AWS entwickelt und helfen Designern, IoT-Sensorknoten nativ über Wi-Fi mit dem AWS IoT Core-Service zu verbinden.

„Wenn Sie dieses Board kaufen, schließen Sie es im Wesentlichen mit dem USB-Stecker an Ihren PC an, und Sie gelangen zu einer speziellen Webseite, auf der Sie Ihre Wi-Fi-Anmeldeinformationen eingeben“, sagte Strom. „Sie werden buchstäblich innerhalb von 30 Sekunden, nachdem Sie dieses Board zum ersten Mal an Ihren Computer angeschlossen haben, Daten in die Amazon-Cloud streamen. Von [dort] aus können Sie Ihre Anwendung mit unserem umfassenden Ökosystem rund um dieses Board weiterentwickeln. Es ist ein sehr leistungsstarkes Board mit den kosteneffizientesten Mikrocontrollern, die Sie in der Branche finden, und es zeigt, dass Sie für Edge-Node-IoT nicht auf 32-Bit-Plattformen umsteigen müssen.“

Die beiden Platinen werden nur zu Demonstrationszwecken mit einem Temperatursensor und einem Lichtsensor geliefert. Ein Microbus-Erweiterungssockel ermöglicht das Hinzufügen von mehr als 300 verschiedenen Sensoren von Click-Boards, die das Microchip-Ökosystem unterstützt (Abbildung 1).

Abbildung 1:PIC/AVR-IoT WA-Board (Bild:Microchip Technology)

Das SAM-IoT WG Board verbindet den Google Cloud IoT Core mit der beliebten SAM-D21 Arm Cortex-M0+ 32-Bit Microchip-Reihe von Mikrocontrollern (Abbildung 2).

Abbildung 2:SAM-IoT WG-Board (Bild:Microchip Technology)

Die Azure IoT SAM MCU-basierte Plattform integriert das Azure IoT SDK und die Azure IoT-Dienste in das MPLAB X-Ökosystem von Entwicklungstools von Microchip. Die Karte bietet deutlich mehr Rechenleistung als die anderen Plattformen der Produktpalette. Neben der Übermittlung Ihrer Daten können Sie mithilfe von künstlicher Intelligenz auf dem Board Analysen durchführen.

„Vorausschauende Wartungsarten von Anwendungen könnten beispielsweise ein [Anwendungsbereich] sein; das Board kann auch für Visionen verwendet werden“, sagte Strom. „Solche High-End-Anwendungen für IoT-Knoten wären ein geeignetes Ziel für diese Plattform.“

Neben den Anforderungen an WLAN-Boards besteht im industriellen Bereich eine hohe Nachfrage nach Bluetooth-Implementierungen. Alle Arten von Wartung und Reparatur von Industrieanlagen werden heute mit integriertem Bluetooth durchgeführt. Der Servicetechniker kann einen Fehlercode oder andere Daten von einem Tablet oder Telefon auslesen, um mechanische Eingriffe zu vermeiden.

Abbildung 3:PIC/AVR-BLE-Platine (Bild:Microchip Technology)

Die PIC-BLE- und AVR-BLE-Boards basieren auf PIC- und AVR-Mikrocontrollern für Sensorknotengeräte, die sich über Bluetooth Low Energy (BLE)-Gateways mit mobilen Geräten für Industrie-, Verbraucher- und Sicherheitsanwendungen sowie der Cloud verbinden (Abbildung 3).

Um sicherzustellen, dass sich nur autorisierte Geräte mit dem eingebetteten Gerät verbinden können, vervollständigt ein integrierter Secure Element IC die Vertrauensbasis vom eingebetteten Gerät bis zur Cloud. Die wichtigsten On-Board-Sensoren sind Temperatur, Licht und ein dreiachsiger Beschleunigungsmesser. Es ist möglich, andere externe Click-Board-Sensoren zu implementieren und eine benutzerdefinierte Anwendung mit LightBlue zu entwickeln, eine Anwendung, die von Google Play oder dem App Store heruntergeladen werden kann (Abbildung 4).

Abbildung 4:Die LightBlue-App (Bild:Microchip Technology)

Solange Sie Wi-Fi und BLE nutzen können, ist es immer hilfreich, eine Gateway-Konnektivitätslösung zu haben. WLAN reicht für Heimrouter aus, aber wenn Sie ein geschlossenes Netzwerk wünschen, müssen Sie in Ihrer Anwendung auch ein Gateway bereitstellen.

Die Gateway-Lösung mit AWS IoT Greengrass basiert auf dem neuesten drahtlosen System-on-Module (SoM), dem ATSAMA5D27-WLSOM1, das die SAMA5D2-MPU, das WILC3000-Wi-Fi-Kombimodul und Bluetooth integriert, angetrieben durch das leistungsstarke MCP16502 Power Management Integrated Circuit (PMIC).

„Diese Lösungen sind vollständig mit der AWS Greengrass-Lösung zertifiziert; Greengrass ist die Lösung von Amazon, bei der Sie Cloud Computing lokal auf Ihrem Knoten haben“, sagte Strom. „Dies kann viele Vorteile haben, einschließlich Antworten nahezu in Echtzeit und die Möglichkeit, auch bei Ausfall der Internetverbindung zu arbeiten.“

In Zusammenarbeit mit Sequans kündigte Microchip außerdem das LTE-M/NB-IoT Development Kit an. Das Kit enthält Module auf Basis der Monarch-Chips von Sequans, die eine Abdeckung von IoT-Knoten ermöglichen und die neueste stromsparende 5G-Mobilfunktechnologie nutzen. Gateways fügen konstruktionsbedingt eine Schicht hinzu, die eine direkte Konnektivität behindert. Wenn Sie also Daten direkt in die Cloud übertragen möchten, ist eine LTE-M/NB-IoT-Lösung der richtige Weg.

Dienstanbieter beginnen mit der Einführung ihrer 5G-Netze, was eine große Menge an IoT-Knotenverkehr in mobilen Netzen (Netzwerken) ermöglichen wird. Die Verwendung der beiden vorherrschenden Protokolle für die IoT-Konnektivität – LTE-M und NB-IoT – variiert weltweit je nach Region, und die Standards sind nicht identisch (Abbildung 5). Sequans verfügt über 5G-Technologie, die in Amerika, allen europäischen Ländern, Japan und China eingesetzt werden kann. Mit dieser Lösung kann Microchip Kunden auf der ganzen Welt mit LTE-M/NB-IoT-Technologie und IoT-Technologie bedienen und alle wichtigen Netzwerke weltweit unterstützen.

Abbildung 5:LTE-M- oder NB-IoT-Entwicklungskit (Bild:Microchip Technology)

Die neuen IoT-Lösungen von Microchip basieren auf dem umfangreichen Ökosystem von Entwicklungstools des Unternehmens, das sich auf die integrierte Entwicklungsumgebung (IDE) MPLAB X konzentriert. Codegeneratoren wie der MPLAB X Code Configurator (MCC) automatisieren und beschleunigen die Erstellung und Anpassung von Anwendungscode für kleinere PIC- und AVR-Mikrocontroller. Gleichzeitig unterstützen die Softwarebibliotheken von Harmony alle 32-Bit-Lösungen für Mikrocontroller und Mikroprozessoren.

>> Dieser Artikel wurde ursprünglich veröffentlicht am unsere Schwesterseite EE Times Europe.