Mikrokontrolery IoT

Mikrokontrolery IoT

Mikrokontrolery stanowią serce coraz szerszej grupy urządzeń. Zaawansowana funkcjonalność, a co za tym idzie autonomiczność, to największe atuty tego typu rozwiązań. Co więcej, bezprzewodowa transmisja danych daje możliwość komunikacji, aktualizacji oprogramowania i systemów bezpieczeństwa danego urządzenia. Trzeba także dodać, iż mikrokontrolery charakteryzują się niskim poborem mocy, przez co stanowią dobre rozwiązanie dla aplikacji zasilanych bateryjnie. Wszystko to sprawia, że dziedziną, w której mikrokontrolery cieszą się szczególną popularnością jest Internet-of-Things.

---

Oferta Soyter Components obejmuje w tym wypadku rozwiązania firmy Espressif, która zajmuje się produkcją rozbudowanych komponentów przemysłowych do transmisji bezprzewodowej. Asortyment dostawcy obejmuje między innymi programowalne mikrokontrolery, obsługujące między innymi interfejsy komunikacji WiFi oraz Bluetooth. Oferuje on nie tylko czipy i moduły, lecz także zestawy startowe oraz testowe, które umożliwiają diagnostykę połączeń bezprzewodowych. Produkty firmy Espressif opatrzone są deklaracją niezmienności Fixed-BOM, mają od 10 do 12 lat wsparcia ze strony producenta, w pełni legalne adresy MAC oraz spełniają wszelkie niezbędne certyfikaty do wykorzystywania w szeregu aplikacji.

---

Stworzony przez specjalistów firmy Espressif chip ESP32 napędza szeroką gamę aplikacji. To rozwiązanie typu SoC wyróżnia się niskim poborem mocy przy rozbudowanej funkcjonalności, ktora obejmuje między innymi obsługę komunikacji WiFi i Bluetooth. Serce mikrokontrolera stanowi 32-bitowy rdzeń o taktowaniu 240 MHz. Wspiera go energooszczędny kooprocesor, który odpowiada za działanie urządzenia w trybie głębokiego snu. Mikrokontroler ESP32 wspiera także szereg interfejsów peryferialnych, takich jak konwertery DAC i ADC, I2C, UART, SPI, CAN 2.0, PWM czy RWII. Wbudowana pamięć SRAM wynosi 520 KB, natomiast ROM 448 KB.

Obsługiwane standardy komunikacji:

• WiFi - 802.11 b/g/n/e/i (802.11n @ 2.4 GHz do 150 Mbit/s)
• Bluetooth - v4.2 BR/EDR i Bluetooth Low Energy (BLE)

Kwestie bezpieczeństwa, które odkrywają istotną rolę w aplikacjach typu IoT, reguluje w tym wypadku kilka funkcji, takich jak obsługa protokołów WFA, WPA/WPA2 i WAPI, Secure Boot, szyfrowanie Flash, 1024 bitowe OTP (768 bitów dla klientów) oraz AES, SHA-2, RSA, ECC, RNG.

---

W zależności od potrzeb, istnieje możliwość wyboru różnych wersji mikrokontrolera ESP32: SoC - ESP32-D2WD z 2 MB FLASH oraz moduł typu System-in-Package - ESP32-PICO-D4, wyposażony w 4 MB FLASH. Wielkość pamięci nie pozostaje jednak jedyną różnicą, która dzieli oba te produkty. Otóż poza samym układem ESP32 , drugi wariant zawiera także zintegrowany oscylator kwarcowy, kondensator filtrujący oraz linie RF, tym samym przewyższają ESP32-D2WD stopniem zintegrowania. Różne są także obudowy układów, dla ESP32-PICO-D4 jest to LGA, natomiast dla ESP32-D2WD - QFN48. Istnieje kilka wersji drugiego produktu. Wśród nich znajdują się warianty z jednym rdzeniem lub pozbawione pamięci FLASH. Chipy te stanowią dobre rozwiązanie dla prostszych aplikacji.

---

Nie sposób jednak korzystać z pełni potencjału mikrokontrolera bez stosownego oprogramowania. Istnieje szereg systemów, które można zastosować do zaprogramowania układów ESP32, m. in. Arduino IDE, Mongoose OS, Zephyr Project, Lua, MicroPython

Nie każdy z nich jest jednak w stanie sprostać wymaganiom, jakie stawiają profesjonalne aplikacje. Części systemów brakuje funkcjonalności, inne z kolei nie są dostatecznie stabilne aby sprostać przemysłowym normom. Istnieje jednak rozwiązanie pozbawione wad pozostałych systemów, a jest nim Amazon FreeRTOS. Ogromne doświadczenie, najnowsze technologie czy pozycja firmy Amazon na rynku to tylko kilka atutów tego rozwiązania. A:FreeRTOS pozwala zapomnieć o problemach z łącznością, ograniczeniami w komunikacji pomiędzy różnymi platformami, kłopotami z licencjami oraz pofragmentowanym kodem. System firmy Amazon niweluje te niedogodności, umożliwiając połączenie z chmurą AWS IoT Core i lokalnymi punktami dostępowymi AWS Greengrass. Amazon rozwinął kernel systemu FreeRTOS, dodając praktyczne API przy ograniczonym obciążeniu pamięci urządzenia. Amazon FreeRTOS pozwala rozszerzyć aplikacje IoT o łączność z chmurą, aktualizacje Over-The-Air, szyfrowanie danych, zarządzanie kluczami dostępu czy zintegrowane podpisy.