Zestaw uruchomieniowy IoT od firmy Cypress

Zestaw uruchomieniowy IoT od firmy Cypress
Pobierz PDF Download icon
Firmy ? producenci podzespołów wręcz prześcigają się oferując nam coraz to ciekawsze zestawy ewaluacyjne z zamontowanymi coraz to bardziej interesującymi modułami peryferyjnymi. A to wszystko po to, aby przekonać nas, że warto skorzystać z ich oferty. Cały ten szum generuje wkraczająca coraz to szerzej w nasze życie technologia IoT. Przyjrzymy się jednemu z najnowszych zestawów Cypressa.

Internet Rzeczy rozwija się gwałtownie, może nawet zbyt szybko. Wszystkie urządzenia na gwałt są dołączone do sieci, pewnie za kilka dni, maksymalnie miesięcy, sznurowadła będą się komunikowały z trampkami, aby wymieniać się jakże istotnymi danymi o swoim stanie. Najlepiej przy tym wysyłając je do chmury w celu porównania poprawności sznurowania z innymi zaprzyjaźnionymi parami obuwia, nie wspominając o automatycznym umówieniu wizyty u ortopedy, gdy wykryte zostaną chociażby minimalne nieprawidłowości w sposobie chodzenia i oczywiście, codziennego przypominania nam o konieczności zwiększenia naszej aktywności fizycznej.

Tyle tytułem żartu. Tak czy inaczej, być może w niedalekiej przyszłości, przyjedzie nam się zmierzyć z podobnymi problemami, może o nieco większym „ciężarze” gatunkowym. Takimi, jak chociażby monitorowanie przesyłek, pojazdów, poziomu wody w rzece, wskazań liczników lub mierników, a wszystko za pomocą Internetu Rzeczy. W takiej sytuacji zadanie może nam ułatwić pokazany na rysunku 1 zestaw uruchomieniowy Cypressa – „Solar Powered IoT Device Kit”.

Zestaw odróżnia się zarówno wyglądem, jak i ceną od dotychczasowej oferty budżetowych „PSoC-kitów” za symbolicznego dolara. Jest opakowany w estetyczne pudełko i kosztuje 49 USD. W zamian otrzymujemy dwie płytki drukowane, w tym jedną z nadajnikiem BLE (beacon) z wbudowanym układem przetwornicy współpracującej z fotoogniwem (układ typu energy harvester), a drugą z mostkiem BLE/USB, ogniwo słoneczne, kabel USB, kilka zworek, kondensator, rezystor i skróconą instrukcję „szybkiego startu” - czyli wszystko, co zdaniem Cypressa konieczne jest do rozpoczęcia pracy z IoT.

Spójrzmy na rysunek 2, na którym pokazano schemat blokowy zestawu, a dokładnie schemat płytki energy harvestera. Sercem jest moduł BLE typu CYBLE-022001-00, który prawdopodobnie jest najmniejszym aktualnie dostępnym w handlu modułem BLE z wbudowana anteną. Wzmianka o nim pojawiła się już przy opisie PSoC4247 w grudniowym numerze EP. Zasilanie modułu zapewnia PMIC (Power Management IC) typu S6AE101A. Jest to najprostszy z wprowadzonej ostatnio do oferty rodziny energy harvesterów. Umożliwia współpracę z dwoma źródłami zasilania. Typowo są to ogniwo solarne oraz bateria litowa (opcja). Układ odpowiada za pozyskiwanie energii z otoczenia oraz za efektywne jej magazynowanie we współpracującym kondensatorze wraz z automatycznym przełączaniem źródeł zasilania. Dla rozpoczęcia pracy układ potrzebuje jedynie 12 mW mocy. W zestawie dołączone jest ogniwo słoneczne, zapewniające zasilanie modułu. Producent zapewnia poprawną pracę zestawu przy oświetleniu większym od 200 lx, to jest transmisję co 6 sekund w trybie WSN (sensor bezprzewodowy). Opcjonalnie do zasilania może być używana bateria, przetwornik piezoelektryczny lub elektromagnetyczny, współpracujący z wbudowanym prostownikiem. Elementy opcjonalne dołączamy do złącza J1 modułu. Możliwe jest zwiększenie pojemności wbudowanego kondensatora magazynującego energię poprzez połączenie go równolegle z kondensatorem 220 mF dołączonym do zestawu.

Na płytce wbudowano przetwornik temperatury i wilgotności SI7020 komunikujący się z CYBLE poprzez interfejs I2C. Zestaw uzupełniają dioda LED i przycisk Reset. Sygnały interfejsów I2C/UART/GPIO CYBLE dostępne są na złączu J2 (niewlutowanym). Na płytce jest zamontowany także mostek USB/Serial dla wgrywania oprogramowania modułu CYBLE w trybie bootloadera. „Pełne” programowanie i debugowanie modułu jest możliwe także z pominięciem mostka USB/Serial, poprzez złącze SWD programatorem MiniProg3. Płytka jest więc kompletna z punktu widzenia realizacji bezprzewodowego punktu pomiarowego.

Druga płytką jest mostek USB/BLE, zbudowany w oparciu o procesor CYBL10162 (Proc-BLE Device), antenę wykonaną na obwodzie drukowanym. Jako programator zastosowano KitProg na PSoC 5LP, znany z wcześniejszych zestawów uruchomieniowych. Płytka zawiera trzy LED, przycisk reset BLE i przycisk użytkownika. Podobnie jak poprzednio, programowanie jest możliwe przez mostek USB/UART lub złącze SWD programatorem zewnętrznym.

Do zestawu dołączono pełną dokumentację (do pobrania ze strony producenta), przykłady oraz podstawowe oprogramowanie narzędziowe (PMIC/Teraterm) dostępne po zainstalowaniu oprogramowania SOLARPOWEREDKITSetupOnlyPackage.exe.


Nie pozostaje więc nic innego, jak przetestowanie działania zestawu. W pierwszej kolejności po przyłączeniu mostka USB/BLE są instalowane sterowniki, między innymi driver portu COM, którego numer będzie przydatny później. Następnie instalujemy drivery płytki harvestera przełączając zworę w tryb zasilania USB i łącząc ją z komputerem PC za pomocą dostępnego w zestawie kabla mini USB. Po instalacji płytkę odłączamy i przywracamy położenie J4 do pozycji EH. Do płytki harvestera przyłączamy ogniwo solarne (piny SOLAR+, GND) i zapewniamy odpowiednie oświetlenie. Po zgromadzeniu odpowiedniej energii moduły nawiążą komunikację, co jest sygnalizowane cyklicznym zaświecaniem się niebieskiej LED w mostku USB/BLE. Jeżeli tak się nie stanie, to konieczne jest doświetlenie ogniwa lub sprawdzenie poprawności połączeń.

Po pomyślnej instalacji należy przejść do katalogu gdzie zainstalowane zostało oprogramowanie zestawu. W podkatalogu PMIC Software uruchamiamy program PMIC.exe. Jest to monitor aktywności umożliwiający wizualizację danych odebranych z modułu harvestera (rysunek 3). Po wybraniu opcji ViewModeDistance Mode oprogramowanie na podstawie danych z modułu określa siłę sygnału RSSI i przybliżone położenie modułu. Aby wykorzystać funkcję WSN+BLE Beacon (sensor bezprzewodowy), należy aktywować wbudowany czujnik SI7020. W tym celu ponownie łączymy moduł harvestera z PC i uruchamiamy terminal Teraterm znajdujący się w katalogi PMIC Software. Wybieramy nowe połączenie szeregowe FileNew Connection, w ustawieniach terminala SetupTerminal załączamy echo i opcje Receive=Auto, Transmit CR+LF, a w ustawieniach portu SetupSerial Port opcje 115200,8N1 (rysunki 4…6).

Aby wprowadzić moduł w tryb WSN, należy nacisnąć przycisk XRES, zatrzymana zostanie transmisja BLE, moduł wejdzie w tryb konfiguracji – potwierdzenie ujrzymy w okienku terminala. Po zakończeniu aktywacji Bootloadera, w terminalu aktywujemy sensory, wpisując „sensor on”, co zostaje potwierdzone i możemy zakończyć tryb konfiguracji poleceniem „exit” (rysunek 7). Następnie, odłączyć kabel USB, przywrócić położenie zwory J4=EH. W celu monitorowania pracy beacona, uruchamiamy ponownie PMIC.exe, wybierając monitorowanie temperatury lub wilgotności (ViewModeHumidity {Temperature} mode). Oprogramowanie będzie gromadziło dane i przedstawiało je w formie graficznej, jak pokazano na rysunku 8. Po sprawdzeniu działania zestawu możemy przejść do tworzenia własnych aplikacji np. przez modyfikację plików przykładowych.

Zestaw startowy spełnia więc swoją funkcję i jest dobrym wprowadzeniem do IoT zarówno od strony sprzętowej jak i programowej. Szczególnie cieszy fakt dostarczania zestawu w pełniej niezbędnej konfiguracji, pomimo wyższej ceny, zwalnia to z poszukiwania odpowiedniego ogniwa słonecznego, mostka BLE itp. Wszystkie kody źródłowe wraz z opisami protokołów i dokumentacją kitu znajdują się w katalogu instalacyjnym, co umożliwia uruchomienie w przysłowiowe 10 minut i szybkie przejście do własnych aplikacji, tym bardziej, że zapowiadane są przez Cypressa bardziej komercyjne rozwiązania, tj. beacony z superkondensatorem w estetycznej obudowie, korzystające z podobnych rozwiązań, jak na płytce harvestera.

Adam Tatuś, EP

 

Artykuł ukazał się w
Elektronika Praktyczna
styczeń 2017
DO POBRANIA
Pobierz PDF Download icon

Elektronika Praktyczna Plus lipiec - grudzień 2012

Elektronika Praktyczna Plus

Monograficzne wydania specjalne

Elektronik lipiec 2021

Elektronik

Magazyn elektroniki profesjonalnej

Raspberry Pi 2015

Raspberry Pi

Wykorzystaj wszystkie możliwości wyjątkowego minikomputera

Świat Radio lipiec - sierpień 2021

Świat Radio

Magazyn krótkofalowców i amatorów CB

Automatyka Podzespoły Aplikacje lipiec 2021

Automatyka Podzespoły Aplikacje

Technika i rynek systemów automatyki

Elektronika Praktyczna lipiec 2021

Elektronika Praktyczna

Międzynarodowy magazyn elektroników konstruktorów

Elektronika dla Wszystkich sierpień 2021

Elektronika dla Wszystkich

Interesująca elektronika dla pasjonatów