در هنگام ساخت برنامه های حسگر توزیع شده با باتری که به انتقال فاصله های طولانی از مقادیر کوچک داده متکی هستند، باید سه مورد اصلی برآورده شود: اجزای بسیار کم مصرف،قابلیت اطمینان در محیط های کنترل نشده، و معماری نسبتا ساده و مقیاس پذیر. این باعث می شود LoRaWAN (شبکه دامنه گسترده طولانی) یک انتخاب ایده آل برای سناریوهای مانند ساختمان های هوشمند، محیط های دانشگاه، خرده فروشی،و نظارت صنعتی.
برنامه های LoRaWAN دارای محدوده انتقال چندین مایل، عمر باتری چندین سال و مزایای مقرون به صرفه هستند.ارتباطات LoRaWAN می تواند مزارع یا کارخانه ها را از طریق یک دروازه واحد بدون نیاز به تلفن همراه پوشش دهد.، Wi-Fi، یا مسیریابی شبکه میش.
در سال ۲۰۱۵، با حمایت اتحاد LoRa، LoRaWAN به طور رسمی به عنوان یک لایه MAC باز و معماری شبکه تاسیس شد.پروتکل و معماری شبکه بی سیم کم مصرف که از راه حل های جایگزین مانند IoT سلولی بهتر است، Wi-Fi، BLE، Zigbee، Thread و رادیوهای اختصاصی زیر GHz از نظر مقیاس پذیری، سادگی و قابلیت همکاری.
انتظار می رود اتحاد همکاری بین Digi و SparkFun روند را از مفهوم مفهومی تا پیاده سازی واقعی تسریع کند.این اتحاد، پلت فرم X-ON Digi را با سخت افزار SparkFun ادغام می کند.، و همچنین ریز کنترل کننده های Raspberry Pi.
به طور خاص، طراحان می توانند از تخته توسعه Node IoT SparkFun 26060 (شکل 1) استفاده کنند که دارای ماژول های گیرنده بی سیم Digi XBee LR و یک Raspberry Pi 2350A قدرتمند است.
شکل 1: گره اینترنت اشیا SparkFun 26060 مجهز به یک گیرنده Digi XBee داخلی است که امکان اتصال به پلت فرم ابری Digi X-On را فراهم می کند. (منبع تصویر: SparkFun)
این ماژول به طور خودکار از طریق دروازه Digi HX15 LoRaWAN (شکل 2) به پلت فرم IoT ابر Digi X-ON متصل می شود.این دروازه را می توان به طور جداگانه خریداری کرد یا به عنوان بخشی از کیت SparkFun 27213 Digi X-ON (نسخۀ آمریکای شمالی) فراهم کرد..
شکل 2: دروازه HX15 Digi یک رابط داده برای سنسورهای LoRaWAN را فراهم می کند و می تواند از طریق اترنت یا یک شبکه LTE اختیاری به پلت فرم ابری Digi X-ON متصل شود.دیجی بین المللی)
اکوسیستم SparkFun Qwiic Connect فرآیند گسترش سخت افزار را با کتابخانه ای که به طور مداوم در حال گسترش است از بیش از 100 سنسور، محرک و صفحه نمایش است، بسیار ساده می کند.تمام اجزای سیستم از طریق یک رابط I2C جهانی و کانکتورهای JST استاندارد شده 4 پین به هم متصل می شوندگره IoT SparkFun با یک نرم افزار پیش مرتب شده همراه است که به طور خودکار سنسورهای متصل به SparkFun Qwiic را تشخیص می دهد و داده ها را از طریق LoRaWAN با استفاده از ماژول Digi XBee LR پخش می کند.این ماژول به دروازه HX15 متصل شده و داده ها را از طریق اترنت یا LTE اختیاری به پلت فرم ابری Digi X-ON ارسال می کند. دیجی X-ON دارای قابلیت های انتقال رمزگذاری شده از دروازه به ابر، کنترل دسترسی کاربر ایمن و قابلیت های مدیریت متا داده در سطح دستگاه است.
برای طراحان، نیازی به تنظیم دروازه ها یا ثبت LoRaWAN نیست. آنها می توانند از عملکرد دسترسی سنسور پیکربندی صفر برای دستیابی به جریان داده های آماده ابر از گره ها به ابر استفاده کنند.بدون نیاز به پیکربندی کاربر، رمزگذاری، یا تنظیمات پروکسی MQTT در طول فرآیند. این باعث می شود نمونه اولیه سریع، اعتبارپذیری مفهوم،یا کار پیاده سازی تقریبا بدون (در صورت لزوم) تکیه بر LoRa یا تخصص فناوری ابری.
طراحان می توانند نرخ نمونه گیری را تنظیم کنند، پشتیبانی از سنسورهای Qwiic بیشتری را اضافه کنند یا فرمت های بار مفید را بدون شروع از ابتدا تنظیم کنند.پلت فرم Digi X-ON یک نمای متمرکز از تمام گره های مستقر شده را فراهم می کند، ردیابی زمان اجرا، عمر باتری، کیفیت سیگنال و سابقه اتصال - همه شاخص های کلیدی برای رفع مشکل و بهینه سازی شبکه های سنسور توزیع شده.
انعطاف پذیری جریان کار
RP2350 انعطاف پذیری منحصر به فرد در جریان کار را برای طراحان محصول فراهم می کند و از توسعه برنامه های کاربردی مبتنی بر Arduino ، MicroPython و C / C ++ ((با استفاده از Pico SDK) پشتیبانی می کند.به دلیل سازگاری آن با هر سه محیط توسعه، SparkFun IoT Node به طراحان انتخاب و انعطاف پذیری زیادی می دهد،اجازه می دهد تا جریان کار با مهارت های حرفه ای آنها مطابقت داشته باشد - از اسکریپت کشیدن و رها کردن در پایتون تا توسعه کد C بهینه شده با استفاده از شتاب سخت افزاری.
طراحان می توانند به سرعت نمونه های اولیه برنامه را در مایکرو پایتون توسعه دهند، سنسورهای سازگار Qwiic را در محیط های زمان واقعی آزمایش کنند یا فواصل نمونه گیری را تنظیم کنند.آنها می توانند به راحتی به محیط های Arduino یا C ++ خالص برای بهینه سازی مصرف برق انتقال دهند.SparkFun همچنین تصاویر پیش مرتب شده MicroPython را ارائه می دهد که به طور خاص برای ماژول های IoT آن سفارشی شده است.
هنگامی که دستگاه های IoT شروع به ارسال داده می کنند، X-ON یک داشبورد برای نظارت بر خوانش های سنسور، بررسی وضعیت دستگاه و حتی از راه دور به روزرسانی نرم افزار را فراهم می کند.طراحان محصول می توانند بدون تماس واقعی با تجهیزات به طور مداوم طراحی خود را بهبود بخشند.
این راه حل همکاری یک راه حل ایده آل برای آزمایش برنامه های کاربردی در محل یا مقیاس بندی پروژه آزمایشی سیستم های سنسور باتری توزیع شده را فراهم می کند.,معماری ابری امن Digi X-ON و استیک نرم افزار به طور خودکار پیکربندی شده می تواند مشکلات پیاده سازی را از آزمایشگاه تا پیاده سازی در محل کاهش دهد.طراحان می توانند بر اساس داده های سنسور واقعی در محیط های واقعی آزمایشات کاربردی انجام دهند، و سپس به سادگی پیکربندی های گره و دروازه را تکرار کنید تا بدون نیاز به توسعه نرم افزار یا ادغام ابر مقیاس پذیری را به دست آورید.
ماژول IoT SparkFun بر اساس RP2350 ، پلت فرم X-ON Digi و اکوسیستم مایکروکنترلر انعطاف پذیر Raspberry Pi یک مسیر ساده منحصر به فرد از نمونه اولیه تا استقرار را فراهم می کند.آیا تست سنسورهای جدید، بررسی محدوده انتقال LoRaWAN، یا بهینه سازی مصرف برق، این ترکیب می تواند از اکتشافات تجربی در حالی که نیازهای دقیق طراحی آماده تولید را برآورده می کند، پشتیبانی کند.
با استفاده از سخت افزار باز و اتصالات استاندارد، طراحان می توانند اطمینان حاصل کنند که پروژه های IoT آنها در طول فرآیند توسعه سازگاری و دوام خوبی دارند.با تکامل الزامات پروژه، برنامه های کاربردی ساخته شده بر روی این پلت فرم همچنین می توانند قابلیت حمل و نقل و انعطاف پذیری بیشتری را حفظ کنند.