В настоящее время интернет вещей (Internet of Things, IoT) уже не является модным словом и не представляется чем то экзотическим. С каждым годом эта сфера все больше и больше расширяется и все большее количество компаний представляет свои разработки в этой тематике. И на нашем сайте мы уже рассматривали достаточно много разнообразных проектов тематики интернета вещей, посмотреть которые можно по следующей ссылке.
В данный момент идет как бы своеобразное соревнование между аппаратными платформами тематики интернета вещей, разработанных различными производителями. Каждый из этих производителей понимает что чем более успешна и эффективна будет его платформа, тем большую прибыль он сможет получить. В данной статье мы рассмотрим наиболее популярные сейчас аппаратные платформы тематики интернета вещей.
При этом следует отметить, что часть из этих платформ ориентирована только на какой то один аспект тематики интернета вещей (например, SigFox фокусируется на подключении устройств), а другие являются своеобразными платформами «все в одном» (например, Particle.io), предоставляя комплексное решение для разработки интернета вещей. Конечно, наш список подобных платформ далеко не полный – их сейчас очень много, но мы постарались выбрать наиболее популярные из них. Возможно, когда вы будете читать эту статью, лидеры в этой сфере уже сменятся (ведь изменения в этой сфере происходят очень стремительно) и статья уже будет не такой актуальной как хотелось бы, поэтому просьба не судить строго. Надеюсь, на нашем сайте будут регулярно появляться свежие статьи по этой тематике.
1. Particle.io
Particle.io – это одна из наиболее полных комплексных платформ интернета вещей. Это платформа «все в одном», которая предлагает решения для разработки оборудования Интернета вещей, возможности подключения, облако устройств и приложения. Particle.io производит широкую линейку продуктов для разработки оборудования IoT как для «быстрых» прототипов, так и для производства на уровне DFM. Создание продукта интернета вещей в ней начинается с подключения устройств к Интернету, и все платы микроконтроллеров Particle поддерживают связь по Wi-Fi, сотовой связи (2G/3G/LTE) или mesh-сети. Некоторые из этих плат поддерживают сразу несколько типов связи.
Микроконтроллеры платформы Particle.io управляются специальной операционной системой, которая позволяет разработчику легко интегрировать устройства с облаком устройств и приложениями particle. Как правило, их устройства и коммуникационные модули поставляются с сертификатами CE и FCC, которые снижают стоимость сертификации, когда продукт готов к массовому производству. Их платы с открытым исходным кодом обеспечиваются хорошим уровнем технической поддержки, что, конечно же, очень удобно для разработки продуктов на основе этой платформы.
Многим разработчикам нравится платформа Particle.io в связи с комплексным характером предоставляемых ею услуг. Это гарантирует, что вы получите поддержку на каждом этапе разработки своего продукта, не беспокоясь о совместимости.
2. Платы Espressif ESP8266 и ESP32
Когда дело доходит до создания устройств интернета вещей, ассортимент продуктов Espressif и AI thinker – это, пожалуй, лучшая вещь для платформы Particle.io. С момента выпуска чипа Wi-Fi ESP8266-01 несколько лет назад чипы и платы на базе ESP8266 превратились в один из наиболее предпочтительных чипсетов для устройств интернета вещей на основе Wi-Fi. Эти модули достаточно дешево стоят, потребляют мало электроэнергии и просты в использовании. Это, помимо прочих факторов, привлекает к ним повышенное внимание разработчиков аппаратного обеспечения. Вслед за модулем ESP8266 компания Espressif несколько лет назад представила модуль ESP32, который построен уже на основе двухъядерного микроконтроллера и обладает более широким набором функциональных возможностей по сравнению с модулем ESP8266, а стоит лишь ненамного дороже.
Микросхемы ESP обладают большой гибкостью и могут использоваться как модули Wi-Fi, подключаться к другим микроконтроллерам или использоваться в автономных режимах без использования дополнительных микроконтроллеров.
Они обладают небольшими форм-факторами и упрощают реализацию функций, необходимых для сферы интернета вещей, таких, например, как обновления прошивки «по воздуху» (технология OTA – over-the-air). Наличие плат разработки, таких как NodeMCU и некоторых других сторонних плат на базе ESP, позволяет разработчикам детально ознакомиться с возможностями данной платформы, прежде чем использовать ее в проектах. Также, как и другие платы на основе платформы Particle.io, платы ESP8266 поставляются с сертификацией FCC и CE для снижения общих затрат на сертификацию устройства после изготовления. Платы ESP предоставляют один из самых надежных, выделенных интерфейсов Wi-Fi, включающий несколько протоколов, поддерживающих технологию интернета вещей, таких как, например, протокол ESP Touch, который позволяет устройству безопасно и беспрепятственно выходить в Интернет через сети Wi-Fi.
Платы ESP8266 достаточно просты в освоении и могут использоваться с любыми микроконтроллерами для создания проектов интернета вещей. На нашем сайте вы можете посмотреть рубрику «Проекты на ESP8266 со схемами и скетчами» – в ней собраны все проекты, в которых модули ESP8266 являются главным элементом проекта, то есть используются автономно, без других микроконтроллеров. Но, кроме этого, на нашем сайте есть достаточно много проектов, в которых ESP8266 используются в качестве модулей Wi-Fi и подключаются к другим микроконтроллерам (микроконтроллерным платам), которые управляют их работой. Посмотреть все проекты на нашем сайте с использованием данных модулей можно по тегу «Проекты ESP8266«.
3. Платы разработки Intel IoT
Компания Intel, без сомнения, является одним из крупнейших игроков на рынке полупроводниковых элементов, поэтому неудивительно что среди их продуктов есть платы с функциями, позволяющими использовать интернет вещей. Хотя они прекратили поддержку некоторых старых плат, некоторые из этих плат все еще используются для быстрого прототипирования разработчиками проектов интернета вещей. Неудивительно, что одной из главных особенностей подобных плат от компании Intel являются их огромные вычислительные возможности. Одной из самых популярных плат Intel в тематике интернета вещей является вычислительный модуль Intel Edison.
Данный вычислительный модуль был разработан для экспертов, производителей, предпринимателей и для использования в промышленных приложениях интернета вещей. Модуль обеспечивает простоту разработки для разработки прототипов и использования в ряде коммерческих предприятий. Его использование оправдано в тех случаях, когда критически важна производительность системы.
Модуль Intel Edison использует 22-нм модуль Intel SoC (system-on-a-chip – система на кристалле), который включает в себя двухъядерный двухпоточный процессор Intel Atom с частотой 500 МГц и 32-разрядный микроконтроллер Intel ® Quark, работающий на частоте 100 МГц. Однако данный модуль и большинство других плат, таких как Intel Curie и Intel Galileo, были сняты с производства. В настоящее время наиболее популярной платформой для разработки аппаратного обеспечения интернета вещей от компании Intel является комплект для разработки интернета вещей Up Squared groove, который представляет собой платформу, разработанную специально для удовлетворения жестких требований промышленных приложений интернета вещей.
4. Платы разработки от компании Adafruit
Adafruit – это один из крупнейших интернет-магазинов электронных компонентов. Эта компания к тому же занимается и разработкой библиотек для работы с компонентами, которые она продает (дисплеи, адресные светодиодные ленты, датчики и многое другое). Те, кто сталкивался с платформой Arduino, я думаю, осведомлены о том, какую важную роль играет компания Adafruit в эко-системе Arduino.
Несколько лет назад компания Adafruit также присоединилась к гонке за место «под солнцем» в мире интернета вещей. Она начала со специальных плат разработки, позволяющими разрабатывать масштабируемые прототипы интернета вещей. Помимо плат разработки, как и платформа Particle.io, компания Adafruit предоставляет облачные сервисы для устройств с клиентскими библиотеками для всех основных платформ разработки оборудования интернета вещей, мощным API, красивыми информационными панелями и универсальной безопасной платформой интернета вещей. Основное различие между Adafruit и Particle заключается в том, как разработаны их продукты. Adafruit.io сфокусирована на сообществе разработчиков. Это решение идеально подходит для разработки прототипов проектов. Платформа Particle.io, с другой стороны, имеет более ярко выраженный коммерческий оттенок своих продуктов.
5. Линейка продуктов Arduino IoT
Я думаю, Arduino уже является именем нарицательным в современном мире электроники. Платы Arduino начали свое победное шествие в мире электроники задолго до того, как интернет вещей стал мейнстримом. Благодаря простоте программирования и легкости интегрирования в различные встраиваемые системы платы Arduino сразу полюбились всем, кото занимается разработкой тех или иных электронных проектов. Ранние версии плат Arduino были, в основном микроконтроллерами общего назначения, которые подключались к Интернету с помощью модулей GSM и Wi-Fi, но по мере того, как концепция интернета вещей стала получать все большее развитие, стали разрабатываться платы со специальными функциями, поддерживающими интернет вещей (IoT). К ним можно отнести такие платы как Arduino 101 (разработанная совместно с Intel), MKR1000, Arduino WiFi Rev 2 и MKR Vidor 4000, которая является первой платой Arduino на основе чипа FPGA.
Каждая из этих плат была создана с учетом технологий интернета вещей, и все они имеют различающиеся функции, которые делают их более подходящими для конкретных решений, то есть каждая из этих плат идеальна для использования в своей конкретной нише. Например, плата Arduino WiFi Rev 2 поставляется с IMU (инерциальный измерительный блок), что делает ее удобной для создания приложений на базе дронов.
Как и компании Adafruit и Particle.io, Arduino также имеет облачный сервис, предназначенный для использования некоторыми платами Arduino, включая MKR1000, Arduino Yun/Yun Shield и Arduino 101/WiFi Shield 101. Облако устройств Arduino (cloud.arduino.cc) предлагает производителям простой инструмент для подключения своих устройств к сети Интернет и требует минимально короткого процесса настройки для доступа к облаку Arduino.
6. Raspberry Pi
Хотя плата Raspberry Pi в большей степени является устройством общего назначения, было бы несправедливо игнорировать вклад сообщества Raspberry в разработку ряда продуктов и проектов интернета вещей, которые в настоящее время, как называется, в тренде. Как правило, платы Raspberry Pi достаточно дороги и сложны (исключение составляет недавно появившаяся плата Raspberry Pi Pico) для того, чтобы их было целесообразно использовать для простого подключения каких либо датчиков или исполнительных механизмов, однако они находят применение в качестве агрегаторов данных, концентраторов и шлюзов устройств в проектах интернета вещей.
Чтобы привлечь внимание промышленной аудитории Интернета вещей и в целом людей, которые хотели бы использовать Raspberry Pi в своих продуктах, были запущены в производство вычислительные модули Raspberry Pi. К примеру, вычислительный модуль Raspberry Pi 3 (CM 3) содержит внутренности платы Raspberry Pi 3 (процессор BCM2837 и 1 ГБ оперативной памяти), а также флэш-устройство eMMC объемом 4 ГБ (что эквивалентно SD-карте в Pi), работающее на частоте процессора 1,2 ГГц, все это интегрировано на небольшой плате размером 67,6×31 мм, которая вписывается в стандартный разъем DDR2 SODIMM (тот же тип разъема, который используется для памяти ноутбуков). Подобный функционал делает продукты Raspberry подходящим для использования в качестве шлюзов и в проектах, требующих высокой скорости обработки данных.
Хорошей особенностью всех платформ, рассмотренных в данной статье, является их открытый исходный код, что означает их хорошую поддержку со стороны сообщества разработчиков. Кроме упомянутых в статье, достаточно уверенные позиции в сфере интернета вещей занимают также продукты таких компаний как Beaglebone, Banana Pi и SparkFun.
