پیاده سازی اینترنت اشیا با محصولات EasyIoT

اینترنت اشیا به زودی از الزمات زندگی بشر خواهد شد. افزایش سرعت زندگی و افزایش سرعت توسعه محصولات و رشد تکنولوژی، در هیچ عصری به اندازه‌ی عصر حاضر نبوده است. پیش از این راجع به اینترنت اشیا پست‌های زیادی منتشر کرده‌ایم. از ابتدای شروع این موضوع، مطالب علمی و تئوریک را کامل بررسی کردیم. در ادامه پروژه‌های مختلف را در سناریوهای مختلف پیاده سازی کردیم. نکته‌ای که در تمامی سناریوهای اینترنت اشیا وجود دارند و حائز اهمیت هستند، انتخاب سخت افزار است. به عبارت اولین قدم در اجرای IoT انتهاب سخت افزار است. اگر این بخش به درستی انجام نشود، در آینده هزینه‌های سنگینی را به دنبال خواهد داشت. مشکلاتی که بوجود می‌آیند را به صورت کامل در ادامه بررسی می‌کنیم. در ادامه پست محصولات EasyIoT با مرجع تخصصی اینترنت اشیا به زبان فارسی، دیجی اسپارک همراه باشید.

انتخاب سخت افزار IoT و مشکلات متداول

هر سناریو اینترنت اشیا به صورت کلی از ۴ بخش تشکیل شده است. سخت افزار، پروتکل، پلتفرم و بیگ دیتا تشکیل دهنده‌ی یک سناریو کامل از اینترنت اشیا هستند. همانطور که اشاره شد، انتخاب سخت افزار بسیار اهمیت دارد و اگر زیر نظر کارشناس خبره انجام نگیرد و نگاهی غیر تخصصی به آن شود، بدون شک مشکلات زیادی را برای پروژه بوجود خواهد آورد. برخی از مشکلاتی که در اثر انتخاب غیر اصولی در پروژه‌ها بروز می‌کنند، عبارتند از:

• تغذیه
• حافظه
• ابعاد بزرگ
• طراحی و ساخت PCB
• قطعی در مدار و بروز DataLoss

این چند مورد از ساده‌ترین مشکلاتی بود که برای اجرای سناریوهای اینترنت اشیا ممکن است بوجود بیاید. البته تمامی این ۵ مورد فقط و فقط مربوط به بخش سخت افزاری هستند. اگر این بخش را به درستی درک کنیم و نگاهی تخصصی به آن داشته باشیم، از بروز این مشکلات و دیگر مشکلاتی که اصلا هرگز تشخیص داده نمی‌شوند، جلوگیری خواهیم کرد. موضوع DataLoss به دلایل مختلفی بروز می‌کند، با توجه به اینکه نمیتوان با سیم کشی بین چند ماژول، برای پروژه IoT سخت افزار آماده کرد، با فرض اینکه بردی هم طراحی شده باشد، اگر اصولی نباشد، ممکن بروز مشکل DataLoss خواهد شد. این بدترین مشکل در IoT است. چراکه تمامی زحمات بعدی در طی این ۴ لایه را از بین خواهد برد. همه‌ی اقدامات و کارها انجام می‌شوند تا دیتا در زمان صحیح به صورت کامل و بدون کم و کسری در سرور ذخیره شود.

وضعیت سخت افزار اینترنت اشیا

تراشه‌ها و میکروکنترلرهای مختلفی در الکترونیک وجود دارند. هر کدام بسته به نوع طراحی و ویژگی‌هایی که دارند، کاربری متفاوتی هم دارند. به عبارتی تعداد وسیعی از تراشه‌ها برای کاربری‌های مختلف طراحی و تولید شده‌اند. طی یک دهه گذشته بجز تراشه‌ها، بسترهای نرم افزاری هم به صورت همزمان و به عنوان ابزاری کنار تراشه‌ها رشد کرده‌اند. ما در دیجی اسپارک همراه برخی از این بسترها را آموزش داده‌ایم. از جمله STM32CubeMX و یا آردوینو، میکروبیت، رزبری پای پیکو، سایپید مایسکدوینو، نود رد و چند مورد دیگر، همگی از جمله نرم افزارهایی هستند که در کنار تراشه‌های مختلف قرار گرفته‌اند تا سرعت توسعه را بالاتر ببرند.

و اما در فضای بین المللی چندین برند مختلف هستند که اقدام به ارایه بردهای کاملتری برای اجرای اینترنت اشیا کرده‌اند. به عبارتی رقابت در این حوزه بسیار بالا گرفته است. از برندهای معتبری همچون آردوینو گرفته تا رزبری پای و حتی SenseCAP که بردهای توسعه و ماژولار خودشان را طراحی و ارایه کرده‌اند. به صورت تخصصی سخت افزارهای آماده به کار IoT را ارایه می‌کنند. تا برندهای کوچکتر در کشورهای دیگر، خلاصه که این بازار بسیار اهمیت دارد و بایستی به آن توجه بیشتری شود. این موضوع دقیقا نگرانی تیم دیجی اسپارک و دانشجو کیت است. ارایه تخصصی کالاهای اینترنت اشیا و سرعت در تحویل آن‌ها برای تمامی متخصص‌ها اصول بنیادیمان است.

سخت افزارهای EasyIoT

در همین حین، محصولاتی تحت عنوان EasyIoT در بازار ایران زیر نظر شرکت گیگا پردازان پارس، طراحی و تولید شده‌اند. الزام به استفاده از سخت افزاری که منحصرا برای اینترنت اشیا طراحی شده است، بسیار اهمیت دارد. نکته‌ی بسیار مهم در طراحی این محصولات یکدست بودن آن‌هاست. ابعاد نهایی برای شیلدهای رزبری پای پیکو و برد آردوینو سری نانو کاملا یکسان است. این موضوع به قدری اهمیت دارد که برای ساخت GateWay دیگر نگرانی بابت ابعاد و ساخت جعبه نخواهید داشت. از همه مهمتر عدم نیاز به سیم کشی در این محصولات است. سیم کشی نکردن دو نکته‌ی مهم دارد، اول اینکه قطعی‌های احتمالی را در بر نخواهد داشت، دوم اینکه سرعت و قابلیت اطمینان اجرای پروژه را افزایش میدهد. به تصویر زیر دقت کنید، شیلد آردوینو نانو EasyIoT را مشاهده می‌کنید.

سخت افزارها و محصولات EasyIoT زیر نظر تیم مهندسی خبره و تست شده در آزمایشگاه تخصصی الکترونیک، طراحی و تولید انبوه شده است. تمامی نیازمندی‌هایی که حین اجرا برای یک پروژه از لحاظ سخت افزاری وجود دارند، در این بردهای دیده شده است. به عنوان مثال تمامی بردها دارای تراشه ساعت RTC هستند. نکته‌ای که در تمامی سناریوهای اینترنت اشیا اهمیت دارند. اهمیت وجود این قابلیت را فقط کسانی که به صورت عملی درگیر بوده‌اند، می‌توانند عمیقا درک کنند. اهمیت ماژولار بودن در اجرا، به این صورت خواهد بود که بسته به نیازمندی پروژه، میتوان قابلیت‌های مختلف را اضافه کرد. مثلا ارتباط رادیویی لورا، ارسال فرمان به وسایل برقی از طریق رله، ارتباط مخابراتی سیم کارتی از طریق ماژول gsm و یا ارتباط با ماهواره های موقعیت یاب از طریق ماژول GPS و به همین ترتیب، انواع ماژول‌های مختلف برای پیاده سازی سناریوهای مختلف قابل خرید هستند.

کارهای قابل اجرا با EasyIoT

همانند تمامی نرم افزارهای عمومی از جمله آردوینو، امکان برقراری ارتباط به همان روش فراهم است. کافیست کابل USB به سیستم متصل شده و سپس توسط نرم افزار آردوینو اقدام به پروگرام کردن و برقراری ارتباط با ماژول‌های متصل شده به برد کنید. کافیست به پایه‌های GPIO طبق شرط‌هایی که در پروژه اهمیت دارند، فرمان دهید. تمامی پروتکل‌های مورد نیاز از جمله پروتکل های ارتباطی I2C, SPI, UART هم پشتیبانی می‌کند. البته در این پست قرار نیست که موارد فنی مربوط به این بردها را بررسی کنیم. در پست‌های آینده یک به یک ماژول‌های تولیدی EasyIoT را بررسی و توضیح خواهیم داد. نکته‌ی مهمتر در خصوص این بردها، استفاده آموزشی است. اگر در حال آموزش برای اینترنت اشیا هستید، استفاده از این ماژول‌ها و شیلدها را اکیدا توصیه می‌کنم. آن هم فقط به یک دلیل، برقراری اتصالات در سناریوهای آموزشی، کاری بسیار وقت گیر است. علاوه بر آن اتصال غلط باعث آسیب رسیدن به برد و ماژول‌ها خواهد شد. در زیر تصویر شیلد آردوینو Uno ساخت EasyIoT را مشاهده می‌کنید.

از کجا شروع کنم؟

برای شروع به کار پیشنهاد می‌شود کیت‌های کامل EasyIoT که تحت عنوان ProMake در بازار عرضه شده‌اند، تهیه کنید. این کیت‌ها به صورت کامل دارای انواع ماژول‌های مناسب اینترنت اشیاء است. نکته‌ی مهم در محصولات EasyIoT استفاده از ماژول‌ها به همراه شیلدها است. به عنوان مثال اگر برد رزبری پای پیکو را دارید، کافیست شیلد رزبری پای پیکو ProMake را تهیه کنید. یا اگر برد آردوینو نانو را دارید. هر مدلی از نانو CH340 گرفته تا آردوینو نانو V3 و بردهای آردوینو Nano 33 را میتوانید با آن راه اندازی کنید. کافیست شیلد آردوینو نانو ProMake را تهیه کنید. اگر برد رزبری پای دارید، از مدل ۲ یا رزبری پای ۳ یا رزبری پای ۴ پیشنهاد میشود شیلد Pi Hat پرومیک را تهیه کنید. اگر هم برد آردوینو Uno دارید، کافیست شیلد آردوینو Uno ProMake را تهیه کنید.

وسایل لازم

بردهای EasyIoT

جمع بندی

دنیای اینترنت اشیا هر روز در حال پیشرفت و به روز رسانی است. سرعت رشد و نفوذ این پدیده بسیار زیادتر از تصور ماست. هر روش شاهد خلق یک ارزش و ایده‌ای جدید در این حوزه هستیم. محصولات EasyIoT علاوه بر اهمیت زیادی که در زمینه ارتقا خلاقیت برای دانشجوها و علاقمندان دارد، در زمینه اجرای تخصصی و حرفه‌ای IoT هم اهمیت زیادی دارد. تا قبل از EasyIoT در کشورمان، انتخاب سخت افزار برای اجرای دقیق و اصولی اینترنت اشیا فراهم نبوده است. امید است که بتوانیم با حمایت از این مجموعه و استفاده از کالاهای با کیفیت، اینترنت اشیا را در صنایع مختلف رشد دهیم. در پایان چنانچه سوالی داشتید میتوانید در بخش نظرات همین پست مطرح کنید.