Les kits de développement accélèrent la conception IoT

La route vers la création de produits pour l'Internet des objets est pavée de tableaux intelligents. Ces dernières années, l'utilisation de plates-formes de développement économiques et facilement disponibles pour la conception de produits IoT a enrichi le marché, car les développeurs ont tiré parti des fonctionnalités de communication de divers systèmes et protocoles.

Les cartes intelligentes, qu'il s'agisse de cartes à microcontrôleur ou à base de SoC ou d'ordinateurs à carte unique, permettent un prototypage rentable et constituent une étape fondamentale dans le développement d'objets interconnectés. Le segment de marché des cartes de développement IoT est peuplé à la fois par des géants de l'électronique et par des startups, dont certaines sont financées par des initiatives de financement participatif. L'activité de développement de l'IoT converge autour d'une série de technologies dominantes.

L'UNIVERS IOT

La connexion à l'Internet des objets est devenue un aspect courant de la vie quotidienne dans les domaines personnel, professionnel et public. L'IoT est partout, rendu possible par des systèmes de plus en plus complexes qui doivent être contrôlés. Cet écosystème complexe d'objets connectés offre aux entreprises la possibilité de rechercher des applications, des produits et des services qui les différencient de leurs concurrents. En conséquence, le rythme de l'innovation IoT s'accélère. L'exploitation des capacités combinées des capteurs, des protocoles de communication et des algorithmes d'apprentissage automatique place l'IoT au premier plan des défis de développement. Pour les entreprises de divers secteurs, la possibilité d'accéder à des ressources matérielles et logicielles facilement disponibles est essentielle à la réussite du développement et du prototypage.

TABLEAUX INTELLIGENTES

La carte de développement IoT Aconno ACD52832 est une solution complète. Bien qu'il soit conçu pour les cas d'utilisation à très faible consommation, il offre des performances suffisantes avec un Arm Cortex-M4F 32 bits fonctionnant à 64 MHz. La carte est équipée d'une large gamme de capteurs, tels que des détecteurs de lumière, de température, de son, de mouvement et de vibration, pour répondre aux exigences de l'écosystème IoT. Il comprend également plusieurs LED, boutons, relais, un buzzer, des connecteurs servo, un adaptateur NFC, etc. Le cœur de la carte de développement est le module intelligent Bluetooth ACN52832, alimenté par un système sur puce Nordic Semiconductor basé sur le Arm Cortex-M4F.

Suivant la logique ultra-basse consommation, la carte de développement est équipée d'un écran e-paper. Le papier électronique ne nécessite pratiquement aucune consommation d'énergie pour afficher une image projetée. Grâce à ses besoins énergétiques minimes, l'écran de résolution 200 × 200 avec une densité de pixels de 184 dpi est facilement lisible à la lumière du soleil, avec des angles de vision illimités.

Ces types d'écrans sont le meilleur choix pour de nombreuses applications industrielles et grand public. « Le papier électronique est très important car il est à très faible consommation d'énergie », a déclaré Thomas Hollwedel, responsable du marketing et des ventes chez Aconno. « Pour nous, une carte de développement IoT signifie qu'elle fonctionne sur batterie pendant une longue période tout en offrant des performances décentes. C'est pourquoi l'écran e-paper GoodDisplay GDEP015OC1 [était notre] choix et non un écran LCD ou OLED."

Figure 1 : carte de développement IoT ACD52832. Tous les capteurs sont affichés. (Image :Aconno)

Les développeurs travaillant avec la carte intelligente ACD52832 peuvent utiliser les outils logiciels mbed ou Keil uvision pour créer des prototypes rapidement, de manière flexible et économique. La carte peut faciliter la transition du prototype à la production de masse sur la base de la famille de produits Aconno. La figure 1 montre la carte avec son ensemble de capteurs, y compris le module inertiel STMicroelectronics iNEMO à 9 degrés de liberté (9-DoF) (avec un accéléromètre, un gyroscope et un magnétomètre) et le capteur de température Microchip MCP9700.

Le cœur de la carte est le SoC nRF52 de Nordic, dont l'architecture logicielle unique offre une séparation claire entre le code d'application et les protocoles appelés SoftDevices. Il est construit autour d'un processeur Arm Cortex-M4 avec des unités à virgule flottante de 64 MHz et dispose d'une étiquette de communication en champ proche NFC-A pour une utilisation dans des solutions d'appairage et de paiement simplifiées.

La dernière innovation d'Aconno utilisant Bluetooth est la carte ACD52840, qui dispose d'un module ACN52840 compatible Bluetooth 5 (BT5) pour prendre en charge un fonctionnement longue portée à très faible puissance. Le fonctionnement en champ libre à longue portée utilisant le module a été mesuré à plus de 1 300 mètres, selon Aconno. Le module ACN52840 est basé sur le SoC nRF52840 de Nordic, avec un processeur Arm Cortex-M4F et Arm TrustZone CryptoCell. Il prend en charge la topologie de réseau adaptative (ANT), Thread, Thread Mesh et Zigbee, garantissant une longue durée de vie de la batterie. La nouvelle carte est livrée avec la plupart des capacités de capteur de l'ACD52832 et fournit un affichage e-paper, NFC et d'autres fonctionnalités pour permettre le développement de produits IoT (Figure 2).

Figure 2 : carte de développement IoT ACD52840 (Image :Aconno)

La norme Bluetooth 5 augmente la portée, la vitesse et la bande passante sans fil pour permettre la diffusion vers deux appareils sans fil à la fois. Les utilisateurs gagnent en mobilité, car les données sont partagées entre les appareils lorsqu'ils se déplacent de la maison à la voiture, par exemple.

Le Bluetooth Special Interest Group (SIG), qui comprend les grandes marques d'électronique industrielle dans le monde, prédit que plus d'un tiers de tous les appareils IoT utiliseront la norme Bluetooth 5 au cours des prochaines années.

« Le nouveau module et la nouvelle carte peuvent envoyer avec +8 dB, et il prend également en charge matériellement Bluetooth 5 longue portée. Donc, un avantage clé est la distance », a déclaré Hollwedel. « Avec le module 52832, nous avons atteint une distance extérieure entre deux modules en mode connecté de 130 mètres. Avec le module 52840, nous avons atteint une portée extérieure de 1,3 kilomètre. Nous venons de mesurer à nouveau cela en Croatie, car il y a beaucoup de terres où vous pouvez vraiment marcher tout droit pendant des kilomètres et mesurer, et c'est une distance incroyable pour Bluetooth. »

Essayer de créer un système connecté à l'IoT à partir de zéro peut être une tâche ardue. Cela peut être coûteux et nécessite du temps et de l'expertise dans de nombreuses disciplines d'ingénierie. L'utilisation de kits de développement basés sur des microcontrôleurs ou des SoC peut relever de nombreux défis sensoriels et autres défis d'ingénierie.

Les cartes et solutions d'Aconno et d'autres, telles que Sony et Cypress, rejoignent Arduino, Raspberry Pi et Beagle Bone pour accélérer la mise sur le marché des introductions IoT. Les défis du développement de l'IoT seront abordés au-delà du matériel, avec des outils logiciels disponibles pour programmer facilement les différents capteurs.

Beaucoup d'entre nous ont traditionnellement considéré Arduino et Raspberry Pi comme des entités distinctes. Bien que les deux cartes présentent des caractéristiques différentes avec des utilisations différentes dans certaines situations, elles peuvent être gérées à partir d'une seule plate-forme. Raspberry Pi est un mini-ordinateur; Arduino a besoin d'un PC pour être programmé.

Sony est entré sur le marché de l'IoT avec sa carte principale Spresense, une carte de développement très compacte basée sur le microcontrôleur multicœur Sony CXD5602. Son potentiel le plus important est de permettre le développement d'applications IoT de manière très simple et rapide, y compris la possibilité d'utiliser les environnements de développement intégré (IDE) Arduino ou Eclipse. La carte Spresense comprend les processeurs Sony CXD5247GF et CXD5602GG, une antenne GPS, une interface utilisateur graphique et une extension pour 26 broches externes. Des modules complémentaires externes seront disponibles auprès de tiers pour le Bluetooth (BLE), le Wi-Fi et les capteurs d'image (Figure 3).

Figure 3 : la carte principale Spresense (Image :Sony)

Le kit PSoC 6 BLE Pioneer (CY8CKIT-062-BLE) de Cypress offre un environnement de travail matériel qui ne nécessite aucune mémoire externe. Il prend en charge le stockage sécurisé des données et les algorithmes cryptographiques. Le kit comprend Bluetooth 5, une mémoire flash Quad-SPI NOR de 512 Mbits et un contrôleur USB Type-C d'alimentation.

Les kits de développement conçus spécifiquement pour l'Internet des objets fournissent le matériel, les logiciels, les micrologiciels et les outils nécessaires aux ingénieurs pour accélérer la mise sur le marché des produits IoT. Les fournisseurs de kits de développement soutiendront l'écosystème IoT avec de nouvelles solutions facilement accessibles pour les professionnels et les fabricants.