M2.COM – nowy otwarty standard dla IoT

Raport | Prezentacje
M2.COM – nowy otwarty
standard dla IoT
Specjaliści z branży IT przewidują, że w ciągu kilku, maksymalnie kilkunastu lat
większość otaczających nas urządzeń będzie miało bezpośrednie połączenie
z Internetem. Szacuje się, że na koniec 2020 roku w sieci będzie około 50 mld
urządzeń. Dzisiaj większość takiego sprzętu stanowią odbiorniki bezprzewodowe
(w tym telefony komórkowe), które eliminują okablowanie, dzięki czemu gwarantują szybki i tani dostęp do informacji. Podsumowując, obecnie stoimy u progu
ogromnego wzrostu skali tego zjawiska, dzięki czemu powstaje nowy, ogromny
rynek zbytu dla producentów sprzętu elektronicznego.
C
zęsto przytaczanym przykładem urządzenia IoT jest inteligentna lodówka informująca, że nie ma już mleka do kawy oraz
ostrzegająca przed spożyciem przeterminowanego produktu. Niestety, aż tak
sprytnych lodówek jeszcze nie ma i najprawdopodobniej jeszcze długo nie będzie. Są jednak rozwiązania IoT, które
dotyczą zwykłego Kowalskiego i które od kilku lat są stosowane na masową skalę. Przykładowo w wielu warszawskich blokach stosowane są liczniki wody z odczytem radiowym. Działają
one w ten sposób, że sygnały radiowe z wodomierzy przechwytywane są
przez odpowiednio rozmieszczone retransmitery, które przesyłają zebrane
dane do koncentratora. Koncentrator
wyposażony w dostęp do Internetu
przesyła zbiorczą informację o zużyciu
wody przez poszczególne lokale. Cały
proces odbywa się automatycznie i co
najważniejsze, nie ma potrzeby wchodzenia do lokali mieszkalnych w celu
odczytu stanu licznika.
Urządzenia IoT oraz IIoT
Urządzenia IoT (Internet of Things) to
przede wszystkim inteligentne budynki, monitoring (np. monitoring pojazdów) oraz systemy bezpieczeństwa, ak-
42
Czerwiec 2016
Elektronik
Fot. 1. Przykład przemysłowego modułu
IIoT – Advantech WISE-4060 z czterema
wejściami cyfrowymi i wyjściami przekaźnikowymi
cesoria typu wearable, inteligentne RTV
oraz AGD. Natomiast coraz częściej z IoT
wydzielane są urządzenia o identycznej
funkcjonalności, ale do zastosowań profesjonalnych (przemysłowych), w których priorytetem jest niezawodna praca nawet w niesprzyjających warunkach
(np. duże zaburzenia elektromagnetyczne, ujemna temperatura, duża wilgotność itd). Określane są one jako IIoT,
czyli Industrial Internet of Things. Są to
głównie niewielkie moduły wyposażone
w wejścia/wyjścia cyfrowe, przetworniki DAC/ADC, wejścia termoparowe, wyjścia przekaźnikowe itd. Bardzo dobrym
przykładem przemysłowego modułu IIoT
jest Advantech WISE-4060 wyposażony
w cztery wejścia cyfrowe oraz cztery wyjścia przekaźnikowe (fot. 1). Do komunikacji ze światem zewnętrznym WISE-4060
wykorzystuje WLAN IEEE 802.11b/g/n.
W praktycznym zastosowaniu moduły IIoT mają za zadanie zbieranie danych
z czujników np. temperatury, ciśnienia,
wilgotności, poziomu, przepływu, ruchu itd. lub prostego wysterowania za
pomocą odpowiedniego napięcia, prądu
lub sygnału np. PWM. Oczywiście możliwe są różne zestawienia we/wy, więc
liczba możliwych kombinacji jest wręcz
nieskończona.
Standaryzacja dla IoT
Na rynku jest wiele urządzeń do zastosowań w IoT. W większości przypadków są to gotowe, wyspecjalizowane rozwiązania. Problem w tym, że nie ma rozwiązania idealnego. W realnym życiu
użytkownik niemal zawsze potrzebuje
dodatkowych wejść lub wyjść, a te dostępne w urządzeniu będą niewystarczające lub zbędne. Idąc tym tokiem myślenia, od razu stawiamy w myśli pytanie,
Prezentacje | Raport
na czujnika np. na model o szerszym
zakresie pomiarowym lub o większej
czułości, wystarczy tylko przeprojektować płytkę bazową, natomiast „serce
i mózg”, czyli moduł M2.COM, pozostaje bez zmian.
Czy moduły są już dostępne?
Rys. 2. Koncepcja modułów M2.COM
czy nie da się w prosty sposób zbudować
modułu IoT dopasowanego do wymagań
konkretnej aplikacji. W celu stworzenia
takiego rozwiązania fi rma Advantech
wraz z ARM, Bosch Sensortec, Sensirion
oraz Texas Instruments (TI) podjęły współpracę mającą na celu stworzenie nowego otwartego standardu nazwanego M2.COM (www.m2com-standard.
org). Został on publicznie przedstawiony
na targach Embedded World 2016.
M2.COM
mal idealną bazą do budowy rozwiązań
IIoT typu bezprzewodowe czujniki, rejestratory czy też zdalne moduły I/O.
Konstruktor tworzący nowe urządzenie IIoT nie musi od podstaw projektować całej elektroniki, lecz może się
skupić nad budową pytki bazowej wyposażonej w odpowiednie czujniki oraz
ewentualne inne peryferie. W ten sposób w krótkim czasie może dostarczyć
niemal gotowy produkt. Dzięki takiemu podejściu czas potrzebny do wpro-
M2.COM to otwarty standard, więc
każdy producent może wprowadzić do
swojej oferty moduły zgodnie z ogólnie dostępną specyfi kacją (jest ona dostępna na stronie www.m2com-standard.org). Niemniej jednak jest to
nowy standard, który miał swoją oficjalną premierę w lutym 2016 r. Na
rynku są jednak producenci, którzy
mają już gotowe płytki. Przykładem
jest fi rma Advantech (jeden ze współtwórców M2.COM) wraz z modułem
WISE-1520. Advantech WISE-1520
oparty został na procesorze Texas
Instruments Cortex-M4 CC3200MOD,
256 KB pamięci RAM oraz 1 MB pamięci Flash. Użytkownik ma do wykorzystania następujące peryferia: UART,
I2C, SPI, GPIO, PWM oraz przetwornik analogowo-cyfrowy. Do komunikacji ze światem zewnętrznym korzysta
W wyniku przeprowadzonych prac powstał nowy otwarty standard dla
IoT. Założeniem współpracujących fi rm było stworzenie miniaturowych rozmiarów, a zarazem uniwersalnego modułu wyposażonego w mikroprocesor
ARM Cortex-M, moduł
łączności bezprzewodowej,
porty we/wy oraz system
operacyjny czasu rzeczywistego mbed OS.
W celu minimalizacji
kosztów do budowy modułów M2.COM wykorzystany został laminat zgodny
z popularnym standardem
M.2 (stosowany między Rys. 3. Schemat poglądowy aplikacji z wykorzystaniem modułów
innymi w dyskach SSD).
Uściślając, jest to M.2 typ 2230-D3-E, wadzenia nowego rozwiązania na ry- z Wi-Fi (IEEE 802.11 b/g/n). Co ciekaczyli płytka PCB o wymiarach 22×30 nek (time-to-market) ulega drastyczne- we, Advantech nie zapomniał o przymm, grubości 0,8 mm, wyposażona mu skróceniu, a jak powszechnie wia- gotowaniu płytki ewaluacyjnej i opraw 75-pinowe złącze krawędziowe.
domo czas to pieniądz. Nie jest rów- cował WISE-DB1500.
nież tajemnicą, że sukces osiągają proKamil Grzeszczak
Jakie jest przeznaczenie
ducenci, którzy potrafią w krótkim czamodułów M2.COM?
sie dostosowywać swoją ofertę do poModuł M2.COM dzięki wysokiej in- trzeb rynku. Tu również z pomocą
Elmark Automatyka
tegracji, niewielkim rozmiarom oraz przychodzi standard M2.COM. Przytel. 22 763 91 01
bogatemu zestawu interfejsów jest nie- kładowo, jeżeli konieczna będzie [email protected]
Elektronik
Czerwiec 2016
43