Desain IoT adalah implementasi solusi mikrokontroler (MCU) dengan protokol koneksi yang ideal untuk aplikasi Anda. Teknologi Microchip baru-baru ini mengumumkan solusi pengembangan tertanam yang cerdas, full-stack, untuk membantu tugas tersebut.
Garis tertanam Microchip berkisar dari PIC kecil dan MCU AVR untuk sensor dan aktuator hingga gateway MCU 32-bit yang canggih dan solusi berbasis mikroprosesor (MPU) untuk komputasi tepi, memberikan kemampuan untuk terhubung ke inti utama dan cloud utama apa pun menggunakan Wi- Fi, Bluetooth, atau teknologi narrowband 5G, semuanya sambil mempertahankan fondasi keamanan yang kokoh dengan dukungan dari Trust Platform Microchip untuk keluarga CryptoAuthentication.
Desain IoT
Jaringan sensor dan perangkat cerdas IoT akan dapat menghubungkan hampir setiap aspek lingkungan kita — rumah, objek fisik, sistem transportasi dan komunikasi, pakaian, dan bahkan tubuh manusia — memungkinkan kita untuk bertukar data dan mengambil tindakan yang sesuai. Namun, jika internet of things ingin memberikan lebih banyak peluang bagi audiens teknologi, alur kerja harus disederhanakan, dan penggunaan komponen modular yang lebih baik harus dilakukan untuk mengatasi tantangan teknis nyata dalam proyek IoT, mulai dari desain perangkat lunak hingga implementasi perangkat keras.
Ada tiga tipe dasar proyek untuk aplikasi IoT. Dalam proyek yang terhubung ke cloud, server menggunakan perangkat lunak khusus untuk menganalisis dan memproses data yang dikumpulkan oleh sistem. Proyek yang terhubung ke jaringan lokal menggunakan jaringan intranet untuk berkomunikasi. Dan dalam proyek berbasis gateway, sistem gateway digunakan untuk mengadaptasi sistem yang ada ke internet.
Biasanya, langkah pertama dalam proyek apa pun adalah memilih kit pengembangan yang ideal untuk prototipe Anda. Membangun sistem IoT yang terhubung ke cloud dari awal bisa menjadi proses yang mahal dan memakan waktu yang membutuhkan keahlian di banyak disiplin ilmu teknik. Pengembang saat ini menghadapi lebih banyak tantangan daripada sebelumnya ketika membuat keputusan desain, termasuk waktu pengembangan yang lebih lama dan ancaman keamanan yang lebih tinggi. Kit pengembangan dan platform pembuatan prototipe lainnya sangat penting bagi upaya untuk meratakan rantai pasokan IoT, mempercepat inovasi, dan memberdayakan siapa saja yang memiliki ide dan ambisi untuk merancang dan menciptakan platform IoT yang sukses.
Solusi microchip
Dengan solusi pengembangan yang disematkan Teknologi Microchip, pengembang dapat terhubung dengan cepat, mudah, dan aman ke cloud mana pun menggunakan teknologi Wi-Fi, Bluetooth, dan pita sempit 5G, semuanya sambil mempertahankan fondasi keamanan yang kuat dengan keluarga CryptoAuthentication, menurut perusahaan.
“Kami masih melihat bahwa tingkat adopsi IoT cukup lambat,” kata Oyvind Strom, direktur pemasaran di Microchip Technology. “Ada banyak solusi di luar sana, tetapi kami melihat basis pelanggan yang besar di mana belum tentu semuanya nyaman dengan IoT. Apa yang telah kami lakukan adalah meluncurkan edge node dan gateway yang mengutamakan kemudahan penggunaan.”
Kombinasi dari solusi perangkat keras keamanan yang telah terbukti dan tingkat kemitraan yang belum pernah ada sebelumnya membantu melindungi dari ancaman keamanan, mulai dari serangan siber jarak jauh hingga pembuatan produk palsu. Ancaman ini tersebar luas, meluas ke semua industri, dan dapat mengakibatkan kerugian besar dalam hal biaya penerapan dan pemulihan, pendapatan dari layanan, dan, yang paling signifikan, ekuitas merek.
Microchip telah menambahkan berbagai solusi pembuatan prototipe cepat yang cerdas, terhubung, dan aman. Ada empat platform pengembangan IoT berbasis Wi-Fi baru dan dua papan prototipe Bluetooth baru untuk lini produk PIC dan AVR. Solusi gateway IoT baru dengan Amazon Web Services (AWS) IoT Greengrass dan Azure memperluas portofolio. Dan kemitraan Microchip dengan Sequans telah memungkinkan solusi kit baru untuk koneksi infrastruktur LTE-M dan NB-IoT.
Setiap solusi dirancang untuk fokus pada kemudahan penggunaan dan perkembangan pesat untuk aplikasi industri, medis, konsumen, pertanian, dan ritel yang cerdas dengan mempertimbangkan keamanan. Pilihan teknologi konektivitas, dikombinasikan dengan rangkaian lengkap kinerja mikrokontroler dan mikroprosesor serta fitur periferal, membuat solusi ini dapat diskalakan di berbagai pasar.
“Ketika pelanggan ingin mengembangkan solusi IoT, Anda dapat melakukan IoT tanpa cloud atau melakukan IoT dengan cloud,” kata Strom. “Dan komputasi awan jelas merupakan salah satu area dengan pertumbuhan tercepat di dunia. Ada tiga perusahaan cloud besar:Google, Amazon, dan Microsoft. Kami bermitra dengan mereka semua.” Papan PIC-IoT WA dan AVR-IoT WA dikembangkan bekerja sama dengan AWS dan membantu desainer menghubungkan node sensor IoT secara native ke layanan AWS IoT Core melalui Wi-Fi.
“Ketika Anda membeli papan ini, pada dasarnya Anda mencolokkannya dengan colokan USB ke PC Anda, dan itu akan membawa Anda ke halaman web khusus tempat Anda memasukkan kredensial Wi-Fi Anda,” kata Strom. “Anda benar-benar akan [mengalirkan] data ke cloud Amazon dalam waktu 30 detik setelah mencolokkan papan itu ke komputer Anda untuk pertama kalinya. Dari [di sana], Anda dapat terus mengembangkan aplikasi Anda dengan ekosistem komprehensif kami di sekitar forum ini. Ini adalah board yang sangat kuat yang dilengkapi dengan mikrokontroler paling hemat biaya yang akan Anda temukan di industri ini, dan ini menunjukkan bahwa Anda tidak perlu menggunakan platform 32-bit untuk melakukan IoT edge-node.”
Kedua papan dilengkapi dengan sensor suhu dan sensor cahaya untuk tujuan demonstrasi saja. Soket ekspansi microbus memungkinkan penambahan lebih dari 300 sensor berbeda dari papan klik yang didukung ekosistem Microchip (Gambar 1).
Gambar 1:Papan PIC/AVR-IoT WA (Gambar:Teknologi Microchip)
Board SAM-IoT WG menghubungkan Google Cloud IoT Core dengan rangkaian mikrokontroler Microchip SAM-D21 Arm Cortex-M0+ 32-bit yang populer (Gambar 2).
Gambar 2:Papan SAM-IoT WG (Gambar:Teknologi Microchip)
Platform berbasis Azure IoT SAM MCU mengintegrasikan Azure IoT SDK dan layanan Azure IoT dengan ekosistem alat pengembangan MPLAB X Microchip. Kartu ini menawarkan kinerja komputasi yang jauh lebih banyak daripada platform lain dalam jajarannya. Selain mengirimkan data, Anda dapat melakukan analisis dengan menggunakan kecerdasan buatan di papan.
“Jenis aplikasi pemeliharaan prediktif, misalnya, dapat berupa satu [area aplikasi]; papan juga dapat digunakan untuk penglihatan,” kata Strom. “Aplikasi kelas atas untuk node IoT semacam ini akan menjadi target yang cocok untuk platform ini.”
Selain persyaratan untuk papan Wi-Fi, ada permintaan yang tinggi untuk implementasi Bluetooth di sektor industri. Semua jenis perawatan dan perbaikan peralatan industri saat ini dilakukan dengan Bluetooth terintegrasi. Teknisi servis dapat membaca kode kesalahan atau data lain dari tablet atau ponsel untuk menghindari campur tangan secara mekanis.
Gambar 3:Papan PIC/AVR-BLE (Gambar:Teknologi Microchip)
Papan PIC-BLE dan AVR-BLE didasarkan pada mikrokontroler PIC dan AVR untuk perangkat node sensor yang terhubung ke perangkat seluler untuk aplikasi industri, konsumen, dan keamanan serta cloud melalui gateway Bluetooth Low Energy (BLE) (Gambar 3).
Untuk memastikan bahwa hanya perangkat resmi yang dapat terhubung ke perangkat tertanam, IC elemen aman terpasang melengkapi Root of Trust dari perangkat tertanam hingga cloud. Sensor on-board utama adalah suhu, cahaya, dan akselerometer tiga sumbu. Dimungkinkan untuk menerapkan sensor papan klik eksternal lainnya dan mengembangkan aplikasi khusus menggunakan LightBlue, aplikasi yang dapat diunduh dari Google Play atau App Store (Gambar 4).
Gambar 4:Aplikasi LightBlue (Gambar:Teknologi Microchip)
Selama Anda dapat memanfaatkan Wi-Fi dan BLE, selalu membantu untuk memiliki solusi konektivitas gateway. Wi-Fi cukup untuk router rumah, tetapi jika Anda menginginkan jaringan tertutup, Anda juga perlu menyediakan gateway di aplikasi Anda.
Solusi gateway dengan AWS IoT Greengrass didasarkan pada system-on-module (SoM) nirkabel terbaru, ATSAMA5D27-WLSOM1, yang mengintegrasikan SAMA5D2 MPU, modul kombo Wi-Fi WILC3000, dan Bluetooth, didukung oleh kinerja tinggi Sirkuit terpadu manajemen daya (PMIC) MCP16502.
“Solusi ini sepenuhnya disertifikasi dengan solusi AWS Greengrass; Greengrass adalah solusi Amazon, di mana Anda memiliki komputasi awan secara lokal di node Anda,” kata Strom. “Ini dapat memiliki banyak keuntungan, termasuk respons hampir real-time dan kemampuan untuk beroperasi bahkan jika koneksi internet Anda terputus.”
Microchip juga mengumumkan Kit Pengembangan LTE-M/NB-IoT bekerja sama dengan Sequans. Kit ini mencakup modul berdasarkan chip Monarch Sequans, yang memungkinkan cakupan node IoT dan memanfaatkan teknologi seluler 5G berdaya rendah terbaru. Secara desain, gateway menambahkan lapisan yang menghalangi konektivitas langsung, jadi jika Anda ingin mengirimkan data langsung ke cloud, solusi LTE-M/NB-IoT adalah cara yang harus dilakukan.
Penyedia layanan mulai meluncurkan jaringan 5G mereka, yang akan memungkinkan sejumlah besar lalu lintas simpul IoT di jaringan seluler (jaringan). Penggunaan dua protokol dominan untuk konektivitas IoT — LTE-M dan NB-IoT — bervariasi secara global menurut wilayah, dan standarnya tidak sama (Gambar 5). Sequans memiliki teknologi 5G yang dapat digunakan di Amerika, seluruh negara Eropa, Jepang, dan China. Dengan solusi ini, Microchip dapat melayani pelanggan di seluruh dunia dengan teknologi LTE-M/NB-IoT dan teknologi IoT, mendukung semua jaringan utama di seluruh dunia.
Gambar 5:Kit pengembangan LTE-M atau NB-IoT (Gambar:Teknologi Microchip)
Solusi IoT baru Microchip didasarkan pada ekosistem alat pengembangan perusahaan yang luas, yang berfokus pada lingkungan pengembangan terintegrasi (IDE) MPLAB X. Generator kode seperti MPLAB X Code Configurator (MCC) mengotomatisasi dan mempercepat pembuatan dan penyesuaian kode aplikasi untuk mikrokontroler PIC dan AVR yang lebih kecil. Pada saat yang sama, perpustakaan perangkat lunak Harmony mendukung semua solusi 32-bit untuk mikrokontroler dan mikroprosesor.
>> Artikel ini awalnya diterbitkan pada situs saudara kami, EE Times Europe.
