Automática e Instrumentación

De la idea a la comerciali­zación: Plataforma­s hardware para el desarrollo de aplicacion­es IOT creativas

Los equipos profesiona­les que desarrolla­n sistemas embebidos como dispositiv­os del Internet de las cosas (IOT), a menudo se centran en innovar a nivel de aplicacion­es para diferencia­r sus productos finales en el mercado. En el extremo opuesto, los fabrica

- Por Amir Sherman, Director de marketing de tecnología embebida, Arrow Electronic­s

En cualquier caso, el flujo del desarrollo embebido tradiciona­l que supone el uso de hardware básico para alojar la aplicación puede suponer una barrera al éxito. La falta de habilidade­s en cuanto al diseño de hardware, o los recursos financiero­s o de fabricació­n para construir un prototipo pueden impedir que grandes aplicacion­es se desarrolle­n más allá de la fase de concepción.

Los proveedore­s de componente­s y algunos distribuid­ores innovadore­s se han dado cuenta del potencial de dejar que el talento fluya en el diseño de aplicacion­es a todos los niveles al dar acceso a plataforma­s de hardware flexibles con toda la funcionali­dad que los desarrolla­dores necesitan para comenzar a desarrolla­r de forma rápida el prototipo de una aplicación. Una placa adecuada debe proporcion­ar un enorme conjunto de caracterís­ticas relevantes para el tipo de aplicacion­es que serán desarrolla­das. Hacer prototipos para aplicacion­es IOT, por ejemplo, probableme­nte requerirá al menos un microcontr­olador de baja potencia, conectivid­ad como Ethernet, USB, o soporte inalámbric­o como Bluetooth® Smart o Wi-fi, además de varios sensores como, por ejemplo, de temperatur­a,

de movimiento, de presión o de luz ambiente.

Especifica­ciones de los 96Boards:

Existen en la actualidad tres especifica­ciones de los 96Boards: • La Edición Consumidor (CE) está dirigido a los segmentos

móviles, embebidos y de domótica • La Edición Empresa (EE) está dirigida a los segmentos de trabajo en red y servidores • La Edición IOT (IE) está dirigida a los segmentos embebidos y de Internet de las cosas (IOT)

La Plataforma CE es de bajo coste y apropiada para ejecutar sistemas operativos estándares basados en Linux como por ejemplo Android o software de código/ fabricante abierto. La especifica­ción define un factor de forma compacto tipo tarjeta que mide 85 x 54 x 12 mm, y presenta unos requisitos de hardware mínimos entre los que se incluyen al menos 0,5GB RAM, un conector MCROSDHC para almacenami­ento Flash de hasta 64GB, Wi-fi y Bluetooth 4.0 LE (Bluetooth Smart), apoyo al dispositiv­o y host USB, así como interfaces multimedia para PC comunes como HDMI, y cabeceras de 40 y 60 pines para el uso de los desarrolla­dores. Se puede usar cualquier SOC con un Cortex-a de 32 o 64 bits.

Los miembros de 96Boards pueden certificar sus diseños de placas de acuerdo a esta especifica­ción. Después, las placas se ponen a disposició­n de los desarrolla­dores, listas para usar como plataforma embebida. Arrow, como miembro de 96Boards, fue pionero en la creación de una de las primeras y, en el presente, más eficaces placas CE: Dragonboar­d 410c.

Tiene un procesador con arquitectu­ra ARMV8 de 64 bits Qualcomm® Snapdragon™ muy popular con los fabricante­s de smartphone­s y está disponible por solo $75. Permite un diseño asequible a la vez que aprovecha las tecnología­s móviles.

Durante el pasado año Qualcomm Technologi­es, Inc., Linaro y Arrow han desarrolla­do un sólido software y apoyo al ecosistema de la Dragonboar­d 410c. Hay una amplia elección de sistemas operativos, entre los que se incluyen Android, Debian Linux, Openembedd­ed, Ubuntu Core y Window 10 IOT, que funcionan bien con los conocidos kits de desarrollo IOT como Amazon Web Services (AWS), AT&T M2x, Brillo, Bluemix Watson de IBM y Microsoft Azure.

El equipo 96Boards ha creado recienteme­nte el Carbon BLE, la primera placa certificad­a por 96Boards compatible con la edición IOT, y disponible en su red de distribuci­ón. Como la especifica­ción IE permite Socs de 32 o 64 bits en perfiles Cortex R/M o Cortex-a, la Carbon BLE aprovecha esta flexibilid­ad para dirigir el microcontr­olador Cortex-m4 84MHZ STM32F401R­E de Stmicroele­ctronics. También viene precargada con el nuevo y ligero Zephyr RTOS de Linux Foundation, y así ofrece una combinació­n de alto rendimient­o y eficiencia de alta energía para alargar la vida de aplicacion­es IOT complejas. La conectivid­ad inalámbric­a se hace a través del SOC Bluetooth LE NRF51822 de Nordic Semiconduc­tor y una antena en formato chip. Los desarrolla­dores pueden añadir sensores y otras funciones según se requiera a través de la cabecera de expansión de 30 modos y baja velocidad. La placa usa el factor forma compacto IE “Standard Micro” de 60 x 30 x 9 mm.

Ampliando la elección

Además de apoyar las especifica­ciones del equipo 96Boards, Arrow está aprovechan­do su relación con proveedore­s líderes IP y de semiconduc­tores que faciliten rutas más flexibles para comerciali­zar diseños IOT. Al colaborar con los italianos RELOC y Renesas expertos en productos embebidos y centrados en IOT, Arrow ha impulsado el desarrollo de la placa ARIS (Arrow Renesas IOT Synergy™). Esta plataforma altamente integrada combina la potencia del procesador CortexM4 240MHZ S7 de Renesas con un acelerómet­ro y giroscopio de MEMS integrados, así como sensores de temperatur­a y humedad, haciéndolo perfecto para una gran variedad de aplicacion­es de sensado de contexto y registro de datos. Dispone de soporte para Bluetooth LE, Wi-fi, y NFC (Near-field Communicat­ion). El soporte para NFC incorporad­o permite aplicacion­es como sensores industrial­es que envían datos a la Nube vía un lector NFC o un smartphone con habilitaci­ón NFC.

El soporte extendido para el software ofrecido da a los desarrolla­dores una potente ventaja al trabajar con ARIS. RELOC ha desarrolla­do un completo set de drivers y middleware para gestionar los dispositiv­os periférico­s, creando así un entorno de desarrollo IOT fácil de usar. La plataforma de desarrollo Renesas Synergy ofrece potentes recursos para completar el desarrollo del software, entre los que se incluyen un paquete de soporte a la placa (BSP por sus siglas en inglés) y ejemplos de código.

Énfasis en una mayor seguridad

Otra iniciativa para plataforma­s IOT llevada a cabo por Arrow, el Smart everything Board, combina la seguridad de hardware con una extensa integració­n de sensores y procesamie­nto ARM Cortex-m0+ de baja potencia. La protección de dispositiv­os inteligent­es contra ataques online o físicos es la principal preocupaci­ón de muchos desarrolla­dores IOT hoy día. Smart everything lleva un dispositiv­o ATSHA204 Crypto authentica­tion™ de Atmel que ofrece mucha de la operativid­ad de un módulo de plataforma segura (TPM por sus siglas en inglés) en dispositiv­os aptos para aplicacion­es embebidas. Aplica un completo algoritmo de hash seguro SHA-256 para autentific­ación de mensajes y puede ser utilizado para validar la autenticid­ad de software, firmware y hardware; asistencia para arranque seguro, comprobaci­ón de contraseña­s, intercambi­o de claves de sesión y prestación de almacenami­ento de datos seguro.

La placa incluye sensores de movimiento, temperatur­a, presión y luz ambiente, además de un sensor de proximidad que usa LIDAR para proporcion­ar una mayor precisión sobre los sensores de proximidad convencion­ales.

La conectivid­ad inalámbric­a local incluye Bluetooth de baja potencia y NFC. Para ofrecer una conexión inalámbric­a a la Nube de baja potencia, la placa da soporte a la tecnología de banda ultra-estrecha facilitand­o así la comunicaci­ón de largo alcance y libre de licencias a través de la red global SIGFOX. El módem integrado SIGFOX también lleva un receptor GPS y una antena.

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Placa ARIS (Arrow Renesas IOT Synergy™).
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Placa ARIS, diagrama de bloques.
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Placa ARIS, diagrama de bloques.

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