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Las herramientas son la clave para un desarrollo más rápido de Internet de las Cosas

IoT está alimentando la imaginación de un variado conjunto de profesionales, desde equipos de fabricantes OEM e ingenieros independientes hasta desarrolladores de aplicaciones y creadores. En un entorno que evoluciona con rapidez, todos los desarrolladores necesitan dar un fuerte impulso a sus proyectos, evitar verse atrapados en minucias del diseño de hardware o software y dar vida rápidamente a sus ideas al nivel de la aplicación. Una respuesta habitual consiste en utilizar una de las numerosas tarjetas de la comunidad informática actualmente disponibles, como Raspberry Pi, la tarjeta Beagle o Arduino. Todas ellas se han convertido en plataformas populares para el desarrollo de prototipos, aunque no se diseñaron inicialmente para ese fin. Si bien pueden proporcionar una base adecuada para el desarrollo, pueden aparecer problemas en una fase posterior del proyecto. Una tarjeta como Raspberry Pi nunca fue diseñada para su uso en productos de gran volumen: no puede funcionar con rangos industriales de temperatura (-40°C a +85°C), no se ha comprobado su validez para producción masiva, no tiene el mejor procesador para aplicaciones de bajo consumo y no está diseñada con dispositivos que se consigan fácilmente en el mercado abierto.

Centrado en IoT y fácil de utilizar

La iniciativa 96Boards demuestra cómo se pueden superar las limitaciones impuestas por las plataformas exigidas en proyectos IoT para los cuales no fueron diseñadas, ofreciendo así a los desarrolladores la flexibilidad que necesitan para hacer realidad sus ideas de nuevos productos de la forma que deseen. Las tarjetas se basan en microprocesadores ARM Cortex-A o microcontroladores Cortex-R/M, que se pueden adquirir directamente al fabricante o distribuidor. Los desarrolladores también pueden aprovechar su conocimiento de estos núcleos estándar de 32 bit y 64 bit, así como su base de código existente. Además, los formatos estándar simplifican su introducción en el diseño del producto final si es necesario. Las especificaciones de 96Boards cubren tres categorías de tarjetas: Consumer Edition (CE) para aplicaciones móviles, embebidas o de viviendas digitales; Enterprise Edition (EE) para el desarrollo de redes y servidores; y la IoT Edition (IE) para las oportunidades que ofrece IoT. Entre ellas, CE es una plataforma de bajo coste indicada para la ejecución de sistemas operativos basados en Linux estándar, como Android o versiones de código abierto que son muy populares en las comunidades de creadores. La especificación define un formato compacto de tarjeta que mide 85 x 54 x 12mm (y una versión ampliada de 85 x 100 x 12mm), así como los requisitos mínimos del hardware, como 0,5GB de RAM, un zócalo MicroSDHC para almacenamiento en hasta 64GB de Flash, Wi-Fi, Bluetooth 4.0 LE, compatibilidad con USB Host y Dispositivo, los interfaces habituales para PC como HDMI, y regletas bidireccionales de 40 y 60 terminales para conectar tarjetas de expansión y tarjetas mezzanine. Se puede utilizar cualquier SoC Cortex-A de 32 o 64 bit.

Los miembros de 96Boards pueden certificar que sus diseños cumplen esta especificación. Las tarjetas pueden estar a disposición de desarrolladores de manera inmediata y listas para usar como plataformas embebidas. Como miembro proactivo de 96Boards, Arrow ha presentado varias tarjetas que cumplen las especificaciones y son escogidas por los ingenieros que buscan una plataforma de uso inmediato para sus proyectos IoT. La tarjeta Meerkat se basa en la especificación 96Boards CE y ofrece unas altas prestaciones mediante su procesador de aplicaciones NXP i.MX7, formado por dos núcleos ARM Cortex- A7 de 1,2 GHz. Esta tarjeta, dotada de una potente conectividad, incorpora interfaces WLAN 802.11 b/g/n 2,4 GHz, Bluetooth 4.1, USB 2.0 OTG, USB 2.0 HOST, CAN, 2L-MIPI DSI y 2L-MIPI CSI. También cuenta con interfaces I2C, UART, SPI e I2S, así como con GPIO asignables por el usuario. Se puede hacer que Meerkat sea compatible con Arduino mediante una tarjeta de expansión mezzanine; la tarjeta se suministra con Debian Linux y está lista para usar. Chameleon96 es una tarjeta basada en FPGA que cumple todas las especificaciones obligatorias de 96Boards (excepto el interface MIPI SDI) y la mayoría de especificaciones opcionales.

La FPGA SoC Cyclone V de Intel con ARM Cortex-A9 de doble núcleo integrado ofrece una potencia de procesamiento avanzado y la tarjeta también cuenta con WLAN, Bluetooth y USB dentro de su formato del tamaño de una tarjeta de crédito. Dispone asimismo de interface HDMI 1080p/60fps, así como de un interface MIPI-CSI de 2 canales. La estructura de FPGA permite a los usuarios generar gráficos personalizados de altas prestaciones o procesadores de vídeo y la tarjeta se entrega con 512MB de SDRAM DDR3 a 400MHz. Puede incorporar hasta 1GB de RAM y también tiene un interface SD 3.0 (UHS-I). La tarjeta Chameleon96 se suministra con Linux. Una tercera tarjeta añadida recientemente al catálogo de Arrow es Oxalis: cumple las especificaciones 96Boards EE (Enterprise Edition) y se dirige a aplicaciones en redes con limitaciones de espacio, así como para IoT. Incorpora un procesador de red NXP QorIQ LS1012A con un solo núcleo ARM Cortex- A53 de 800 MHz. Este dispositivo tiene la misma arquitectura de alto nivel y compatibilidad de software que los dispositivos QorIQ LS de gama alta, y dispone de un procesador de paquetes y de interfaces de alta velocidad para proporcionar una elevada velocidad de línea en el formato de una tarjeta 96Boards EE. Gracias a su potencia disipada típica de 1W resulta indicada para equipos alimentados mediante o USB; además la tarjeta se suministra con 64MB der Flash QSPI y 1GB de DDR3L. Entre otros periféricos cuenta con dos puertos Gigabit Ethernet, un puerto SATA, dos interfaces USB 3.0 SuperSpeed y soporte para mPCIe y PoE.

Más opciones para los desarrolladores de IoT

Desde luego las oportunidades son ilimitadas para crear dispositivos IoT y los desarrolladores nunca tendrán bastantes para hallar hardware que ponga en marcha sus proyectos. Arrow emprendió su iniciativa independiente de tarjetas SmartEverything para suministrar tarjetas innovadoras a este apasionante y variado entorno. Se basan en el formato Arduino e incorporan diversos interfaces de E/S y sensores, así como conectividad inalámbrica. Entre ellas se encuentra SmartEverything Panther, que ayuda a los desarrolladores a añadir con rapidez capacidades de reconocimiento de patrones a sus productos, así como a conectarlos a la nube para aplicaciones de supervisión y control.

SmartEverything Panther facilita a los desarrolladores el acceso a la tecnología de concordancia de patrones de Intel y está formada por una placa base que contiene el microcontrolador de detección Quark SE C1000 de Intel, así como una tarjeta complementaria que integra sensores MEMS de movimiento y ambientales de los principales suministradores. Éstos permiten al sistema reconocer patrones de gestos, sonidos y vibraciones. La Wi-Fi y criptoseguridad de Microchip gestionan la conexión a la nube, mientras que la configuración del interface y la actualización del firmware se llevan a cabo mediante el módulo Bluetooth LE que incorpora la tarjeta. Por otra parte, para los desarrolladores que necesiten soluciones listas para su producción y la flexibilidad de configurar su propio procesador, la tarjeta Arrow Max1000 FPGA IoT se puede instalar directamente en una aplicación a medida o se puede integrar en una tarjeta por separado.

Contiene una FPGA MAX10 de Intel con 8.000 elementos lógicos, bloques DSP y es compatible con el procesador embebido de software NIOS II de Intel; también integra Flash, SRAM embebida y un convertidor A/D de 12 bit de alta velocidad e incorpora sensores de movimiento y DRAM. La tarjeta, que integra el cable de descarga USB-Blaster para la programación directa de la FPGA desde un PC y la depuración mediante Quartus Prime Lite de Intel, es una solución fácil de usar y de conectar.

Conclusión: herramientas a la altura de las ideas

Los desarrolladores de soluciones embebidas llevan años utilizando kits de evaluación para superar las dificultades que plantea la integración de hardware y software en sus diseños, y concentrarse en dispositivos nuevos o únicos dentro de sus proyectos. A medida que sigue madurando y creciendo el segmento de desarrollo para IoT, surgen nuevas tarjetas y nuevos kits en línea con las necesidades concretas de los dispositivos IoT. Al ser compactos, bajo consumo y listos para usar directamente en el producto final si es necesario, resultan efectivos para desarrollar una gran variedad de funcionalidades, desde conectividad básica hasta procesamiento digital de altas prestaciones o desarrollo de FPGA a medida.

www.arrow.com



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