ch-open-wstage2015


/ch/open Workshop WS4 "Internet der Dinge", Referent: Marcel Bernet

Hardware

Table of Contents

  1. Anforderungen
  2. Mikrocontrollerboard
  3. Shield (Aufsatz)
  4. IoTKit Bag (Beutel) - Workshop Edition
  5. Elektronik 1x1
  6. Installation
  7. Serielle Schnittstelle (USB)
  8. Zusammenfassung

Anforderungen

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  • Direkt Adressierbar, Gerät zu Gerät (Master/Slave), Gerät zu Smartphone/Tablet (Wearables) oder Gerät - Cloud
  • Einfache Einbindung in bestehende Netzwerke (Ethernet, WLAN, Bluetooth)
  • Anpassung an limitierte Ressourcen der Geräte (min. 32KB Flash, 4KB RAM) oder Wissen der Anwender
  • Skalierbar von 250 - 300 Geräte in einem Haushalt
  • Antwortzeiten unter 100 Millisekunden für eine typische Interaktion (z.B. im Auto)
  • Nahtlose Integration mit Smartphones und Tablets
  • Minimaler Stromverbrauch für lange Batterielebensdauer (ein Jahr und länger)

Quelle Bild: swisscom M2M Day 2015









Mikrocontrollerboard

Für die nachfolgenden Programme verwenden wird das K64F Board von Freescale:
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Das Board verwendet einen ARM Cortex M4 Mikrocontroller, welche speziell für den embedded Bereich optimiert ist. Gegenstück sind ARM Cortex A Mikrocontroller welche für ein Einsatz in Smartphones, Tablets, (Raspberry Pi) optimiert sind und ein Standard Betriebssystem (Android, Linux, Windows 10) voraussetzen.

Weitere Informationen: ARM Cortex Family









Shield (Aufsatz)

Ergänzt wird das Board vom IoTKit (Internet of Things Kit), ein Arduino kompatibler Shield (Aufsatz):
Shield

Dieser führt die Pin's vom Board nach oben und fügt weitere Funktionalitäten hinzu.

  • Sensoren: Poti (A0), Lichtsensor (A1), Hall (Magnet) Sensor (A2), Mikrophon (A3), Buttons A0 – A2, Temperator (I2C)
  • Aktoren: 3 x Schrittmotortreiber (D2-D5), 2 x Motor (D2-D7), Summer (D7), 3 x MOSFET (D5-D7), 4 Digit Display (I2C), 4 LED (D10-D13)
  • Anschlüsse: Servo's (D9, D10), EPS8266 WLAN Modem, MFRC522-RFID Reader, Infrarot Empfänger (A5), Funk mit 433MhZ (D9), Universelle Anschlüsse mit Signal, 5V, Ground (A0 – A5, D2-D7), 2 x I2C, 2 x SPI, 1 x Serial.

Weitere Mikrocontrollerboards https://developer.mbed.org/platforms/ und Komponenten https://developer.mbed.org/components/











IoTKit Bag (Beutel) - Workshop Edition

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Der IoTKit Bag (Beutel) - Workshop Edition ergänzt das Board und den IoTKit um weitere Sensoren und Aktoren wie:

  • RFID Reader mit 2 RFID Tag's
  • Temperatur und Luftfeuchtigkeitssensor
  • Ultraschall Abstandssensor
  • PIR Bewegungsmelder
  • Rad und entsprechender Motor
  • ein Servo
  • ein (SPI) RGB LED Strip
  • ein RGB LED Strip (12 Volt)
  • ein Schrittmotor 28BYJ-48 mit Endschalter
  • USB und Ethernet Kabel
  • 12 Volt Netzteil











Elektronik 1x1

Unter Elektronik (Lehre von der Steuerung von Elektronen) werden alle Vorgänge in Steuer-, Regel- und Verstärkerschaltungen sowie die Vorgänge in den hierfür verwendeten Bauelementen verstanden (http://de.wikipedia.org/wiki/Elektronik)

WiderstandEin Widerstand ist ein zweipoliges passives elektrisches Bauelement zur Realisierung eines ohmschen Widerstandes in elektrischen und elektronischen Schaltungen
LEDEine Diode (Leuchtdiode - LED) ist ein elektrisches Bauelement, das Strom nur in einer Richtung passieren lässt und in der anderen Richtung als Isolator wirkt.
TransistorEin Transistor (MOSFET, IC Treiber, H-Brücke) ist ein elektronisches Bauelement zum Schalten und Verstärken von elektrischen Signalen,











Installation











Serielle Schnittstelle (USB)

Gleichzeit mit dem USB Laufwerk/Mountpoint wird eine Serielle Schnittstelle für die Kommunikation mit dem PC über ein Terminalprogramm eingerichtet.

WindowsMacLinux
Um den Seriellen Port (COMxx) unter Windows zu finden, ist wie folgt vorzugehen.
Startmenu -> Systemsteuerung -> Hardware und Sound -> Geräte Manager.
ACHTUNG: Bei Windows muss evtl. das Board entfernt und nochmals verbunden werden, damit der Serielle Treiber installiert wird. Wenn dies nicht funktioniert, muss der Treiber manuell von der Seite Windows serial configuration installiert werden.		Der Serielle Port, findet man unter Mac, in dem man auf der Kommandozeile ''ls /dev/tty.usbmodem*'' eingibt.Der Serielle Port, findet man unter Linux, in dem man auf der Kommandozeile ''ls /dev/ttyACM*'' eingibt.
Als Terminalprogramm unter Windows eignet sich am besten TerraTermAls Terminalprogramm unter Mac eignet sich am besten CoolTermAls Terminalprogramm unter Linux eignet sich am besten picocom
Feintuning
termpro.exe öffnen,
Setup -> Serial Port ''COM von oben einstellen
Setup -> Terminal -New-line Receive LF einstellen
Setup -> Save Setup		Installation mittels ...
CoolTerm starten
Verbindungen trennen
Device auswählen
Verbindung herstellen.		sudo apt-get install picocom
picocom - -imap lfcrlf /dev/tty''Port''
Zum beenden CTRL+a und CTRL+q drücken

Weitere Informationen zu Terminalprogrammen sind auf der mbed Seite

Die Standardeinstellungen für den Seriellen Port (USB) sind 9600 baud, 8 bits, 1 stop bit, no parity (aka 9600-8-N-1)

Testprogramm

Import programSerial

Ausgabe auf Serieller Schnttstelle

Last commit 16 Apr 2015 by smd.iotkit.ch











Zusammenfassung

  • Arduino ist wohl der erfolgreichste Mikrocontroller Board. Es Standardisierte die Art wie aufsteckbare Erweiterungsplatinen sogenannte Shields, verwendet werden. Es wird hauptsächlich für Do-it-yourself-Hobbyprojekte eingesetzt.
  • Systeme, bei denen ein Mikrocontroller innerhalb eines Gerätes arbeitet, werden im professionellen Bereich eingebettete (Embedded) Systeme genannt.
  • http://mbed.org mbed ist Plattform und Betriebssystem für Internet-verbundene Geräte auf Basis von 32-Bit- ARM Cortex-M -Mikrocontroller. Solche Geräte werden auch als Internet der Dinge Geräte bezeichnet.
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