Zaloguj
Fotografia 1. Moduł OLP425 - BLE z czujnikami i przykładowa aplikacja
Według różnych źródeł liczba urządzeń wyposażonych w możliwość komunikacji rośnie w bardzo szybkim tempie, a do roku 2020 może wynosić kilkadziesiąt miliardów - po kilka przypadających na każdego człowieka na Ziemi, więc najlepiej, aby mogły się one ze sobą łączyć w sposób nieskomplikowany, niepotrzebujący dużo energii, jednak dobór sposobu komunikacji zależy od wymagań aplikacji:
- Nieograniczony odległością - nadajniki wyposażone w GSM, UMTS, LTE - łączące się bezpośrednio z Internetem, kosztem opłat za transmisję danych i większego zapotrzebowania na energię.
- Ostatnie 100 metrów - urządzenia działające wg standardów IEEE z grupy oznaczonej numerem 802 (Bluetooth, Wi-Fi itp.) - darmowy transfer, często z bardzo małym zużyciem energii.
Oferta u-bloxa, renomowanego szwajcarskiego producenta modułów do aplikacji przemysłowych, obejmuje oba wypadki. Od wielu lat odbiorniki satelitarne GNSS ("MAX", "NEO", "LEA", "AMY") i produkty do komunikacji komórkowej (GSM: "LEON", "SARA"; UMTS: "LISA", "SARA"; LTE: "TOBY") cieszą się zaufaniem klientów na całym świecie, a po wykupieniu znanej szwedzkiej firmy Connect Blue, oferta poszerzyła się o moduły do obsługi "ostatnich metrów".
Sinozęby
Fotografia 2. Moduł ODIN-W262, ze zintegrowaną anteną
Standard Bluetooth stał się wszechobecny. Zgodnie z założeniami swoich twórców, połączył ze sobą wiele urządzeń. Obecnie jest dostępny w większości komputerów przenośnych, wszystkich telefonach i tabletach. Z tego względu coraz więcej urządzeń peryferyjnych jest również wyposażonych w moduł Bluetooth.
Standard, który początkowo był rozwijany tylko w kierunku jak najwyższej prędkości transmisji danych, obecnie jest podzielony na dwa - Bluetooth Classic (ver.2.x, ver.3.x) oraz Bluetooth Low Energy (BLE, ver.4.x, Bluetooth Smart).
W wersji klasycznej nadal głównym założeniem aplikacyjnym jest przesyłanie dużych ilości informacji (pliki, audio itp.) i kontrola tych transmisji, nawet kosztem poboru mocy i czasu nawiązania połączenia (moduły Bluetooth Classic z oferty u-blox wymieniono w tabeli 1). W BLE najistotniejszy jest niski pobór mocy, a w rzeczywistości długi czas działania, osiągnięty za pomocą bardzo krótkiego czasu potrzebnego do nawiązania połączenia (rzędu milisekund), założenia wysyłania krótkich pakietów i trybowi uśpienia, w którym moduł ma przebywać przez większość czasu.
Tabela 1. Moduły Bluetooth Classic w ofercie u-blox
Przy takim zastosowaniu urządzenia Bluetooth Smart mogą działać latami zasilane tylko z baterii zegarkowej i do takich aplikacji u-blox przygotował pokazany na fotografii 1 moduł OLP425. Jest to niezależny moduł, który nie potrzebuje dodatkowych komponentów, a możliwość fabrycznego wyposażenia go w uchwyt baterii, czujnik temperatury, akcelerometr i diody LED (zieloną i czerwoną) czyni integrację bardzo łatwą.
Producent dodatkowo udostępnia kody źródłowe oraz przykładową aplikację odczytującą wskazania (dostępna na system iOS). Bliźniaczy moduł OLS425 pozwala na emulowanie połączenia SPP, znanego z klasycznej wersji Bluetooth, używając standardu BLE.
Wireless LAN
Rysunek 3. Projekt referencyjny bramy internetowej LTE/Wi-Fi, z modułem GNSS
Kolejną nowością w ofercie u-blox są moduły Wi-Fi. Przeznaczone na rynek automotive: EMMY (Wi-Fi, Dual-Mode Bluetooth oraz NFC), ELLA (Wi-Fi i Bluetooth v3.0+HS) oraz przeznaczone na rynek przemysłowy ODIN (Wi-Fi oraz Dual-Mode Bluetooth).
Z tej oferty, poza ODIN-W26, wszystkie moduły Wi-Fi potrzebują zewnętrznego Hosta odpowiedzialnego za ich działanie, przechowującego stos TCP/IP oraz sterowniki Wi-Fi potrzebne do prawidłowej pracy. Odpowiednie jego zintegrowanie wymaga dużego doświadczenia, wiele pracy a przede wszystkim generuje ogromne koszty związane z badaniami i certyfikacją końcowego urządzenia.
Mając to na uwadze u-blox przygotował bardzo ciekawy produkt: ODIN-W26 (fotografia 2), który jest modułem niezależnym, zawierającym już Hosta, oferowanym w dwóch wersjach: z anteną lub dwoma złączami U.FL.
Mikrokontroler Cortex-M4, na którym ODIN jest oparty, pozwala na wykorzystanie części zasobów na aplikację użytkownika, a więc bez dodatkowych kosztów można stworzyć bramę internetową. Dodatkową zaletą jest nadzór nad wieloma równoległymi połączeniami (Wi-Fi i Bluetooth), tak aby się nie zakłócały. Stosowanie tego modułu przede wszystkim nie wymaga ponownego przeprowadzania drogich i kłopotliwych testów RF.
Do aplikacji montowanych w pojazdach u-blox przygotował również projekt referencyjny, prostej w integracji i obsłudze bramy internetowej opartej na modułach TOBY (LTE) oraz ELLA (Wi-Fi/Bluetooth). Połączenie tych dwóch produktów pozwala na łatwe sterowanie komunikacją za pomocą komend AT z procesora, na którym jest aplikacja użytkownika.
Sterownik Wi-Fi, jak i stos TCP/IP, które zawierałby Host, znajdują się w TOBY. Opcjonalnie można podłączyć odbiornik GNSS, również sterowany poprzez moduł LTE. Projekt referencyjny bramy internetowej LTE/Wi-Fi, z modułem GNSS pokazano na rysunku 3.
Internet of Things
Czy konieczne jest wysyłanie dużych ilości danych, czy tylko małych pakietów? Stacjonarnie czy też mobilnie? Rozwiązania do tych wszystkich aplikacji znajdują się w portfolio szwajcarskiego producenta modułów, u-bloxa. Pomoc w ich doborze i lokalne wsparcie oferuje dystrybutor w Europie Wschodniej - Microdis Electronics.
Mariusz Ciesielski
Product Manager
Microdis Electronics
