Maker-Boards für die LoRa-, WLAN-, Mesh- und Thread-Entwicklung

| Autor / Redakteur: Marco Sangalli * / Margit Kuther

Fox: erstes SmartEverything-Board mit umfassender Sensor-Integration
Fox: erstes SmartEverything-Board mit umfassender Sensor-Integration (Bild: Arrow)

Die SmartEverything-Boards von Arrow kombinieren gängige Plattformen wie Arduino mit Sensoren und Wireless-Systemen wie LoRa, WLAN, Mesh und Thread für schnelle IoT-Entwicklungen.

Während Unternehmen zunehmend IoT-Projekte umsetzen, nimmt mit Maker Boards ein weiterer wichtiger Trend in der Industrie Fahrt auf. Selbst professionelle Entwicklungsunternehmen nutzen Maker-Produkte, um die Entwicklungszyklen zu verkürzen und die Produktivität anzukurbeln. Maker-Produkte können erheblich dazu beitragen, die IoT-Anwendungsentwicklung zu beschleunigen. Die Entwicklung kann jedoch noch weiter vereinfacht werden: Intelligente Geräte müssen einen hochgradig energieeffizienten Smart-Controller, Drahtlosverbindungen, ein Subsystem für die Erfassung und manchmal auch über eine geeignete Benutzeroberfläche verfügen.

Nutzer von Maker-Boards wie der Arduino-Serie, sind sich des Umfangs des Ökosystems bewusst, das zahlreiche Konnektivitäts- und Sensorik-Shields umfasst und mit zahlreichen Erweiterungsmöglichkeiten aufwartet.

Arrows SmartEverything-Konzept hilft bei Wireless-Entwicklungen

Arrow zielt mit seinem SmartEverything-Konzept darauf ab, diesen Prozess weiter zu optimieren, und kombiniert eine Arduino-Plattform mit Subsystemen für Drahtlosverbindungen und Sensorik sowie anderen wesentlichen Komponenten für funktionsfähige IoT-Geräte, wie dem dedizierten Secure IC von Atmel, ATSHA204 CryptoAuthentication. Dieser kann Software, Firmware oder Hardware authentifizieren, unterstützt sichere Bootvorgänge, prüft Passwörter, kann Sitzungsschlüssel austauschen und gewährleistet sichere Datenspeicherung, alles innerhalb der Ressourcengrenzen eines kleinen eingebetteten Systems eines IoT-Knotens.

Arrow hat sein SmartEverything-Konzept nun erweitert, um Entwicklern eine noch größere Auswahl an Drahtlosverbindungen und integrierten Sensorikunktionen bereitzustellen. In Kooperation mit Partnern wie Arduino, weltweit anerkannten Herstellern von Drahtlostechnologie, Sensoren, Prozessoren und Software sowie Spezialisten für Embedded-Design wie Axel, IoTeam und IpTronix, erweitert Arrow das SmartEverything-Angebot und bietet vier verschiedene Plattformen an, um kosteneffizient verschiedenen Anforderungen gerecht zu werden. Drei dieser Boards basieren auf Arduinos Zero Board mit einem Mikrocontroller Atmel DAMD21 ARM Cortex-M0+.

Arrows Fox-Board basiert auf SigFox und unterstützt LPWAN und Bluetooth LE

Das neueste SmartEverything-Board heißt Fox. Wie der Name schon verrät, unterstützt es SigFox LPWAN-Verbindungen, die mithilfe eines Telit-SigFox-Moduls implementiert wurden. SigFox ermöglicht Low-Power- und Long-Range-Konnektivität über lizenzfreie Frequenzbänder, ohne SIM-Karten verwalten zu müssen und stellt zahlreiche Dienste bereit. Beispielsweise flexible Funkerkennung in vielen Regionen weltweit und Standortdienste, die in der Cloud verwaltet werden.

Außerdem unterstützt das Fox-Board Bluetooth Low Energy (BLE) Verbindungen und ist mit einem GPS-Empfänger sowie mit der Gerätemanagement-Software Telit M2M ausgestattet. Auch ein kompletter Satz Sensoren von STMicroelectronics ist integriert, einschließlich des Näherungssensors VL6180X, der dank Time-of-Flight-Messung genauere Ergebnisse liefert als andere Sensoren mit Reflektionsmessung. Ebenfalls an Bord sind ein Luftdrucksensor LPS25H, ein Feuchtigkeits-/Temperatursensor HTS221 sowie ein linearer 3-Achsen-Beschleunigungssensor LIS3DH.

Lion und Tiger meistern LoRa, WLAN, Mesh und Thread

Zur Unterstützung der vielfältigen Verbindungstechnologien, die benötigt werden, um die verschiedenen Funktionen des IoT auszuführen, stehen zudem die Lion- und Tiger-Boards zur Verfügung. Lion unterstützt BLE und Long-Range-/Low-Power-Konnektivität (LoRa) in öffentlichen und privaten Netzen und das Tiger-Board unterstützt WLAN, BLE und Thread. Letzteres ist IPv6-kompatibel, läuft über Low Power IEEE 802.15.4 Mesh-Netzwerke und ist damit ideal für Heim-Konnektivität und -Automation.

Mit den Lion- und Tiger-Boards haben Entwickler mehr Auswahl bei den Verbindungsoptionen zur Cloud sowie bei den Kopplungen und Gateways der Geräte. Das Fox-Board ist ein vollständiger IoT-Knoten mit eingebauten Sensoren. Lion und Tiger hingegen sind leichte, kostengünstige Boards für eine benutzerdefinierte Erweiterung mit Arduino-Standard-Shields, die über mitgelieferte Header verbunden werden.

Nach der Präsentation von Bluetooth 5, mit dem die Mesh-Unterstützung von Bluetooth erstmalig standardisiert wird, steigt in vielen Branchen das allgemeine Interesse für Mesh-Netzwerke, um Peer-to-Peer-Kommunikation zu ermöglichen, die verschiedene Vorteile wie Bereichserweiterungen, Netzwerkfehlertoleranz und Skalierbarkeit bietet.

Mesh-DUST-Entwicklung mit SmartEverything Dragonfly

Das SmartEverything Dragonfly unterstützt das bewährte Mesh-Netzwerkprotokoll DUST von Linear Technology. Dies ermöglicht den Aufbau von Multi-Hop-Netzwerken mit Wireless-Knoten (Motes), die Daten sowohl erfassen als auch erstellen können. DUST bietet zahlreiche Funktionen wie Unterstützung für Netzwerkmanager-Überwachung und den Blinkmodus, der Ultra-Low-Power-Roaming-Knoten ermöglicht und den im Board integrierten GPS-Empfänger bestens ergänzt. Außerdem unterstützt Dragonfly WLAN- und SigFox-Verbindungen, sodass Entwickler schnell Gateway-Geräte realisieren können, um Mesh-Netzwerke über Close-Range- oder Long-Range-Protokolle mit der Cloud zu verbinden.

Die Entwicklungsarbeit mit Atmel-basierenden SmartEverything-Boards ist in der Atmel Studio-Umgebung sehr einfach. Ein weiterer wichtiger Vorteil ist, dass Smart-Everything-Boards auch in der Arduino IDE unterstützt werden. Einsatzbereite Bibliotheken für Kommunikationsmodule und Sensoren sowie Firmware für die Verwendung der Sensoren sind ebenfalls verfügbar.

Die vielseitigen Einsatzbereiche und die enorme Reichweite des IoT bieten Entwicklern aus allen Bereichen zahlreiche Möglichkeiten, neue Arten verbundener Geräte und Objekte zu realisieren, angefangen von einfachen, kleinen Geräten, die Erfahrung mit dem Design mit erheblichen Leistungs-, Größen- und Kosteneinschränkungen erfordern, bis hin zu komplexeren Anwendungen mit großem Funktionsumfang. Solche Geräte können in praktisch jeder Umgebung und auf jedem Markt eingesetzt werden, von Heim- und Consumer-Produkten bis hin zu Geräten, die den strikten Vorgaben für industrielle Umgebungen, Remote-Überwachung, Smart Cities, medizinische Geräte und andere Systeme entsprechen müssen.

Die Plattform SmartEverything von Arrow bietet Hardware mit großem Funktionsumfang, die Entwickler dabei unterstützt, ihre Projekte schnell umzusetzen. Die neuesten Ergänzungen verleihen zusätzliche Flexibilität, um die Konnektivität und den Funktionsumfang auf individuelle Anforderungen abzustimmen. Dank der integrierten Drahtlostechnologie, den Sensoren und den Sicherheits-Features von spezialisierten Herstellern können sich Designer bei diesen Boards auf ihre jeweiligen Spezialgebiete der Anwendungsentwicklung konzentrieren, für hochgradig sichere, zuverlässig vernetzte Geräte mit schnellem Time-to-Market.

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* Marco Sangalli ist IoT Business Development Manager bei Arrow Electronics

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