All-in-one i jednoúčelové čipy na kterých postavíte IoT

U LPWAN sítí se řada výrobců vydala cestou více protokolů na jednom čipu. Tlak na cenu čipů a rozměr zařízení přináší i kombinaci LPWAN+WiFi nebo Bluetooth s úsporným Low Energy bratříčkem. Jedním z takových čipů je Gecko SoC od Silicon Labs. Co nabízí ostatní?

Silicon Labs
Tento způsob provedení řešení pro IoT je z mého hlediska ideální. Wireless Gecko je postaven na procesoru ARM Cortex M4. Podporuje komunikační Bluetooth 5, ZigBee, Thread a proprietární protokol. Nová řada Gecko nabízí více flash paměti (až 1024 kB s architekturou dvou bank) a paměti RAM (až 256 kB).

Nyní mohou výrobci zařízení používat jediný čip ke konfiguraci zařízení přes Bluetooth pomocí smartphonu a pak se zařízení přepne do sítě ZigBee nebo Thread mesh pro připojení k desítkám nebo dokonce stovkám koncových uzlů. Bluetooth může sloužit také pro update nového firmware nebo aktualizace software pro vylepšení aplikace, jelikož požadavky uživatelů se mění každým dnem. Multi-protokolový software uvnitř čipu dokáže mezi dvěma protokoly rychle přepínat. Byla optimalizována architektura zásobníku bezdrátových protokolů tak, aby bylo možné efektivně přepínat mezi různými síťovými protokoly.

Nové 32bitové MCU JadePearl Gecko umožňuje snadno přidávat rozhraní pro ovládání dotykem, což je ideální pro domácí automatizaci. Nové MCU jsou optimalizovány pro aplikace s vysokým výkonem, nízkou energetickou náročností a umožňují aktualizaci pomocí OTA (aktualizace vzduchem) pro nasazení do koncových produktů.

Jade a Pearl Gecko MCU nabízejí technologii hardwarové kryptografie zahrnující energeticky účinný bezpečnostní akcelerátor, skutečný generátor náhodných čísel a SMU. Šifrovací / dešifrovací akcelerátor provozuje nejaktuálnější algoritmy zabezpečení s vyšším výkonem. Periférie mohou být zabezpečeny hardwarem, což umožňuje pouze privilegovaný přístup k registrům periferních zařízení. Generace produktů Jade a Pearl Gecko, usnadňuje vývoj aplikací bohatých na funkce, které podporují operační systémy v reálném čase, jako je například systém Micrium OS. Architektura pamětí s dvojitou bankou umožňuje robustní možnosti aktualizace v terénu. Nové MCU Jade a Pearl jsou software kompatibilní s celou řadou mikroprocesorů GeMech EFM32 a bezdrátových Gecko SoCs, což umožňuje rozsáhlé použití jednoho softwaru, a tím zkrácení doby vývoje.

Odkazy na podrobnější informace:

Samsung
Platforma Samsung ARTIK je kompletní „ekosystém“ pro aplikace Internetu věcí. Tato platforma v sobě zahrnuje nástroje pro vývoj, nasazení a správu IoT systémů. ARTIK se skládá z tzv. modulů a cloudu. Moduly na bázi „System on Module“ (SoM) obsahují vestavěnou konektivitu a otevřený software.

  • Artik 0 je nejzákladnějším modelem. Svými specifikacemi je ideální volbou pro nízkoenergetické zařízení, tj. různé biosnímače, senzory osvětlení či průmyslové čidla. Desku řídí microcontroller ARM Cortex-M, nízkoenergetickou bezdrátovou komunikaci zajišťuje ZigBee, Thread či Bluetooth.
  • Artik 1 je vybaven mikrokontrolérem založený na jádru S32, který pracuje na 80 až 250 MHz a má k dispozici 1 MB DRAM. Dále má devíti-osý senzor kombinující gyroskop, akcelerometr a geomagnetický senzor a samozřejmě nechybí ani rozhraní pro komunikaci – Bluetooth Low Energy (LE). Právě tento model je určen pro nositelná zařízení a výhodou jsou menší rozměry oproti konkurenci od Intelu.
  • Artik 5 již využívá SoC se dvěma jádry ARM Cortex-A7 na 1 GHz. Vedle toho tu je 512 MB LPDDR2 a 4 GB na eMMC. Podporuje rozhraní WLAN, Bluetooth i Bluetooth LE. Určen je například pro Home Hub a síťové kamery.
  • Artik 7 je výkonově postaven mezi „pětku“ a „desítku“ a určen zejména pro multimediální využití a také pro cloud computing. Má integrován osmijádrový 64bit. procesor Cortex-A53 a podporuje konektivitu přes Wi-Fi, Bluetooth či ZigBee.
  • Artik 10 je nejvýkonější z řady Artik a nabízí osmijádrové SoC se čtyřmi ARM Cortex A15 a čtyřmi Cortex A7. Má také GPU Mali T628 MP6 a 2 GB LPDDR3 a pak 16 GB eMMC. Určeno je pro domácí servery a multimediální přehrávače.

Odkazy na podrobnější informace:

Texas instruments
Pro bezdrátovou komunikaci nabízí integrované čipy a jejich vývojové kity, o kterých jsme psali v článku „11 senzorů + wifi = IoT kit podle Texas Instruments„. Mezi ně patří CC3200 (ARM Cortex M4 a WiFi OnChip), CC2640, který komunikuje pomocí Bluetooth ultra low power. CC1350 (Sub-1Ghz a Bluetooth low energy), CC2650 (Bluetooth, ZigBee). Pro drátovou komunikaci nabízí Ethernetové moduly DP83867CR, DP83822I  nebo pro RS485 převodník SN65HVD1794. Nemohu opomenout mikroprosecory řady SitaraMSP430. Dále nabízí veškeré podpůrné obovody pro bezdrátové zařízení jako je Battery Management, různé sensory tlaku, teploty, světla, vlhkosti atd. Našel jsem video rozdělené do čtyř částí, které nám představí možnosti čipů, senzorů a vývojových kitů pro IoT od Texas Instruments.

Odkazy na podrobnější informace:

ST Microelectronic
ST Microelectronics nejde cestou SoC čipů, ale dokáže nabídnout širokou škálu integrovaných obvodů, procesorů či senzorů. Pro bezdrátovou konektivitu nabízí obvody pro komunikaci pomocí Bluetooth Low Energy, LoRaWAN, Sigfox, Wifi a Sub 1GHz RF (odkazy uvádí přehled produktů pro daný protokol). Mikrokontroléry řady Cortex M4, M3 či  M0 nemusím více představovat. Důležitou součástí každého bezdrátového zařízení je mít dokonalý Power Management, o který se postará STC3115. ST Microelectronics je silný i v portfoliu sensorů. Mezi ně patří akcelerometry, gyroskopy, teplotní a vlhkostní sensory a mnoho dalších. Neméně důležitou součástí je zpracování signálů ze senzorů.

Odkazy na podrobnější informace:

Microchip
Microchip spolupracuje s Amazon web service a nabízí vývojový kit AWS Zero Touch Secure Provisioning Kit, který je založen na procesoru Atmel. Specializuje se na bezpečnost přenosu dat do cloudu. Má integrovanou sadu eliptických křivek ECC508, která zaručuje bezpečné připojení k internetu. Vývojový kit IoT Ethernet Kit je založen na procesoru PIC32MZEF a využívá LAN8740 k připojení k internetu a k Amazon cloudu. Tento kit obsahuje operační system FreeRTOSTM a dokáže komunikovat pomocí MQTT protokolu. Bluetooth Low Energy Client Module – BLECM je navržen tak, aby umožnil rychle ovládat přednastavené mobilní aplikace. Pomocí mikroBUS sběrnice dokáže komunikovat s širokou škálou čidel. Nemohu opomenout podporu protokolů LoRa a SigFox v podobě čipu RN2483 a ATA8520.

Odkazy na podrobnější informace:

NXP
NXP Semiconductors nabízí samostatné transceivery pro bezdrátovou komunikaci s frekvencí 2,4 GHz – Bluetooth, Thread, ZigBee. Pro bezdrátový přenos zvuku má řešení nazvané Miglo NFMI Radio. Pro průmyslovou konektivitu slouží bezdrátový M-Bus a komunikaci na krátkou vzdálenost nabízí čtečky NFC. Své portfolio rozšířilo o čip OL2385 s podporou sítě Sigfox. Nemohu opomenout tři propracované moduly SCM (Single Chip System module) SCM-i.MX 6Dual, SCM-i.MX 6Quad a SCM-i.MX 6SoloX. Tyto moduly jsou ideálním řešením pro urychlení vývoje aplikace, jelikož vše potřebné je již integrováno do modulu.

Odkazy na podrobnější informace:

Analog devices
Nezaměřuje se na čipy, ale nabízí široké portfolio v oblasti sensorů, zesilovačů, Power Managementu apod. Nabízí jeden transciever ADF7030-1. Celé portfolio, které Analog Devices nabízí naleznete na http://www.analog.com/en/applications/markets/internet-of-things.html

Espressif
Espressif se objevil na trhu teprve nedávno a jeho populární čip s označením ESP8266 způsobil velký rozruch nejprve ve skupině nadšených hobbystů. Nyní se o ESP8266 začali zajímat i profesionálové kvůli jeho vynikajícím parametrům a také velmi dostupné ceně cca 3-4 USD. Tento čip v kombinaci s externí Flash pamětí je v podstatě kompletní řešení, vhodné jako základní kámen pro IoT zařízení. Jedná se o hybridní modul, který podporuje Wifi a Bluetooth. Již jsme o něm psali v článku „Iot moduly ESP Espressif revoluce pod hranici 4USD„. Podrobnější informace naleznete na stránkách výrobce: http://esp32.net

Quectel
Portfolio této společnosti je zaměřeno na aplikace pro telematiku v automotive, sběr dat z měřících zařízení energie a platební styk. Mnoho modulů obsahuje GNSS přijímač. V poslední době firma uvedla moduly BG96BC95 s protokolem NB-IoT a miniaturní LCC modul s GSM/GPRS/GNSS a Bluetooth 4.0. Podrobnou nabídku modulů naleznete zde: www.quectel.com/product/

Semtech
Bezdrátové RF řešení s dlouhým dosahem a frekvencí 2,4 GHz doplňuje stávající bezdrátové technologie, jako je technologii LoRa, Wi-Fi a Bluetooth. Toto bezdrátové řešení umožňují vytvářet aplikace s vlastními protokoly s nastavitelnými datovými rychlostmi až 2 Mb/s. Novinkami v této oblasti jsou SX1280, SX1281 právě pro pásmo 2,4 GHz.

Odkazy na podrobnější informace:

NORDIC SEMICONDUCTOR
Poskytuje pro bezdrátový trh vysoce kvalitní, snadno použitelné, spolehlivé a úsporné řešení s ultra nízkou spotřebou (ULP). Nabízí čtyři produktové řady – 2.4GHz RF, ANT, Bluetooth Low Power a Sub-1GHz RF. Přehled všech produktů pro IoT naleznete zde: https://www.nordicsemi.com/eng/Products

Zdroj