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Abordar los retos del desarrollo de dispositivos IoT

Introducción: la evolución del IoT está ocurriendo en estos momentos

A medida que cada vez más equipos empresariales y consumidores tomen contacto con el concepto del IoT (Internet de las Cosas) y comprendan las oportunidades que ofrece, el deseo de sacar partido a su potencial en millones de situaciones individuales se volverá irresistible. Las posibilidades son infinitas: mantener una base instalada de impresoras/copiadoras, gestionar las entregas de una flota de vehículos, controlar óptimamente procesos industriales, supervisar el medio ambiente para mejorar la calidad del aire o el agua, acelerar la investigación médica, reducir el coste de la sanidad, optimizar la comodidad en el hogar o limitar el consumo de servicios generales para las viviendas. Esta lista no se quedará aquí, y nunca tendrá fin. Los desarrolladores de dispositivos IoT necesitan unas plataformas de hardware/software flexibles que les ayuden a crear las “cosas” conectadas e inteligentes encargadas del procesamiento local y la detección en los extremos del IoT, así como de compartir datos con la nube directamente o a través de dispositivos gateway de carga ascendente. La plataforma adecuada debe apoyar los valores esenciales de los dispositivos IoT, que incluyen el bajo consumo eléctrico, la alta eficiencia energética y unas opciones de comunicación versátiles que engloben protocolos estándar del sector como Wi-Fi, Bluetooth Low Energy (BLE), NFC, Thread, y ZigBee.

Una plataforma optimizada para el desarrollo del IoT

Arrow está respondiendo a esta necesidad emergente a través de su creciente familia de plataformas de desarrollo ARIS (Arrow Renesas IoT Synergy). El concepto ARIS se basa en la estructura Renesas Synergy y responde a las necesidades específicas de los desarrolladores de dispositivos IoT, que numerosas plataformas de desarrollo integradas convencionales y afianzadas no pueden ofrecer. La plataforma Renesas Synergy es muy apta para el desarrollo del IoT, dado que fomenta la adaptabilidad y la compatibilidad, y permite a los desarrolladores reutilizar código demostrado para ahorrar en tiempo de desarrollo. En el futuro, la plataforma será ampliada, se utilizarán nuevas tecnologías y se implementarán nuevas funciones de forma permanente, de forma que será posible lanzar aplicaciones de diseño integradas al mercado más rápida y eficientemente. Está basada en el entorno de desarrollo integrado (IDE) Eclipse Open Source y, por tanto, ofrece un alto grado de flexibilidad, junto con un acceso sencillo y unos controles de usuario que resultan familiares. La plataforma Renesas Synergy completa incluye el IDE Renesas Eclipse Embedded Studio (e² Studio), así como un exhaustivo software listo para usar con ejemplos de aplicación que pueden adaptarse fácilmente a la placa ARIS. Esta puede ser descargada e instalada de forma gratuita en la Renesas Synergy Gallery.

Las placas ARIS son desarrolladas en conlaboracion con el especialista italiano en integraciones RELOC, firmemente centrado en el desarrollo del IoT, y que no solo ha perfeccionado el hardware ARIS, sino que además ha abordado la implementación de driver y ha generado middleware para gestionar los dispositivos secundarios y posibilitar así que las placas funcionen recién salidas de la caja. La primera placa ARIS IoT, introducida en 2016, combinó el eficiente microcontrolador Renesas S7 de alto rendimiento, que presenta un núcleo 240MHz ARM Cortex-M4, con un potente set de sensores, y es compatible con Wi-Fi, BLE 4.1/4.2 y comunicaciones inalámbricas NFC, que incluyen pilas de software totalmente integradas. También se proporcionan puertos Ethernet y USB, mientras que los indicadores LED, los pulsadores, un controlador TFT-LCD y un controlador de pantalla táctil resistiva ofrecen la opción de implementar una sofisticada interfaz de usuario. Los sensores de la placa listos para su uso incluyen un sensor de aceleración de tres ejes y un giróscopo de dos ejes, un sensor termal y un sensor de humedad. La seguridad y futura garantía del dispositivo están aseguradas gracias a características tales como el gestor de carga cifrado integrado y el soporte para actualizaciones de firmware inalámbricas (OTA).

Enfrentarse a las limitaciones de los dispositivos periféricos IoT

Para contribuir a responder a los retos específicos a los que se enfrentan los diseñadores de pequeños dispositivos limitados a nivel de recursos, tales como los sensores inteligentes en la periferia del IoT, Arrow ha ampliado el concepto ARIS con la introducción de la plataforma ARIS EDGE. ARIS EDGE está basada en el microcontrolador Renesas S1 32MHz ARM Cortex-M0+ de potencia ultra baja con secundarios análogos y digitales. Las funciones clave de la placa se detallan en la imagen 1. El módulo RF multiprotocolo Silicon Labs MGM111 de la placa es compatible con BLE 4.1/4.2, ZigBee y Thread. Los módulos posibilitan el tiempo de lanzamiento al mercado más rápido y son idóneos para su uso en productos que serán construidos en cantidades reducidas. El módulo MGM111 totalmente certificado integra todos los componentes (cristales, antena y pasivos de RF) necesarios para una implementación a nivel de sistema. Con sus +10 dBm, este módulo cumple con los requisitos legales internacionales para radio IEEE 802.15.4 2.4 GHz utilizados en las redes ZigBee y Thread. Al incorporar la pila Thread, ARIS EDGE puede ser utilizada para el desarrollo de dispositivos IoT domésticos conectados, beneficiándose así de las características de Thread que ayudan a garantizar una comunicación estable y segura, con una alta eficiencia energética y una interoperabilidad sencilla. Como plataforma versátil para el desarrollo de dispositivos periféricos, la placa también integra un contundente set de sensores, que incluye el vanguardista nodo de sensor BNO055 Application Specific Sensor Node (ASSN) de Bosch Sensortec. Se trata de un sensor de orientación absoluta de 9 ejes que contiene un sensor geomagnético, giróscopo y acelerómetro MEMS, con la fusión de sensor operando en un microcontrolador de 32-bits, en un dispositivo SiP de tamaño eficiente de 5,2 mm x 3,8 mm x 1,1 mm. También integra un micrófono MEMS y un sensor de luz ambiental (ALS) TSL2571, mientras que el sensor de entorno integrado BME280 gestiona la detección de presión, temperatura y humedad. Este dispositivo avanzado ha sido diseñado específicamente para aplicaciones móviles de IoT con el propósito de simplificar la integración de la detección del entorno dentro de unas limitaciones rígidas en lo referente a consumo energético y tamaño físico. La unidad combina sensores individuales de gran linealidad y precisión para la presión, humedad y temperatura en un paquete LGA de 2,5 mm x 2,5 mm x 0,93 mm con tapa de metal y 8 pernos, diseñado para un consumo eléctrico bajo (3,6μA @1Hz), estabilidad a largo plazo y una robustez CEM elevada.

La imagen 2 ofrece una visión del tamaño, forma y diseño de la placa. Además de proporcionar una plataforma de hardware/software totalmente integrada, lista para su uso con pilas de protocolo y drivers en la placa, el enfoque de Arrow en lo referente a ARIS también facilita un software de muestra de un nivel mayor para ayudar a los usuarios a poner en marcha el desarrollo de aplicaciones. Con este propósito, ARIS EDGE incluye varias demostraciones de software relevantes para dispositivos periféricos IoT. Un ejemplo es una demo de red en malla que posibilita la conexión de varias placas ARIS EDGE a una placa ARIS IoT, que actúa como un gateway para transmitir los datos de sensor desde los paneles EDGE a un servicio en la nube. Una segunda demo permite a los usuarios explorar cómo visualizar los datos de sensor de la placa en tiempo real por medio de una aplicación específica operada desde un dispositivo móvil. También hay una demo que pone en funcionamiento el sensor de orientación absoluta BNO055, que permite visualizar la posición absoluta de la placa en el espacio desde un dispositivo Android. Está prevista la incorporación de más demostraciones y plataformas en la nube en el sitio web www.arrow.com/ArisEdge.

Conclusión

La evolución del IoT está ocurriendo en todas partes, a todas horas, en estos momentos. Los desarrolladores de equipos necesitan una plataforma de desarrollo de dispositivos eficientes y optimizados que no solo agilice el tiempo de lanzamiento al mercado, sino que, sobre todo, contribuya a satisfacer ciertas limitaciones específicas, tales como un consumo energético muy reducido y una conectividad inalámbrica adecuada. Las plataformas ARIS IoT y ARIS Edge de Arrow responden a esta necesidad al aunar los mejores software y hardware de su categoría diseñados desde cero para desarrollar dispositivos endpoint y gateway IoT.

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