Cuando se construyen aplicaciones de sensores distribuidas alimentadas por baterías que dependen de la transmisión a larga distancia de pequeñas cantidades de datos, se deben cumplir tres requisitos básicos: componentes de energía ultrabaja,confiabilidad en entornos no controlados, y una arquitectura relativamente simple y escalable. Esto hace de LoRaWAN (Long Range Wide Area Network) una opción ideal para escenarios como edificios inteligentes, entornos de campus, comercio minorista,y monitoreo industrial.
Las aplicaciones LoRaWAN tienen rangos de transmisión de varias millas, duración de la batería de varios años y ventajas de rentabilidad.La comunicación LoRaWAN puede cubrir granjas o fábricas a través de una única puerta de enlace, Wi-Fi, o enrutamiento de red en malla.
En 2015, con el apoyo de la Alianza LoRa, LoRaWAN se estableció oficialmente como una capa MAC abierta y arquitectura de red.Protocolo y arquitectura de red inalámbrica de bajo consumo que supere las soluciones alternativas como el IoT celular, Wi-Fi, BLE, Zigbee, Thread y radios subGHz patentadas en términos de escalabilidad, simplicidad e interoperabilidad.
Se espera que la alianza de colaboración entre Digi y SparkFun acelere el proceso desde la concepción conceptual hasta el despliegue real.La alianza integra la plataforma IoT de Digi X-ON de borde a nube con el hardware de SparkFun, así como los microcontroladores Raspberry Pi.
Específicamente, los diseñadores pueden utilizar la placa de desarrollo de nodo de IoT SparkFun 26060 (Figura 1), que tiene integrados módulos de transceptor inalámbrico Digi XBee LR y un potente Raspberry Pi 2350A.
Figura 1: El nodo de IoT SparkFun 26060 está equipado con un transceptor Digi XBee incorporado, que permite la conexión a la plataforma de nube Digi X-On. (Fuente de imagen: SparkFun)
Este módulo se conecta automáticamente a la plataforma IoT en la nube Digi X-ON a través de la pasarela Digi HX15 LoRaWAN (figura 2).Esta pasarela se puede comprar por separado o proporcionada como parte del kit SparkFun 27213 Digi X-ON (versión norteamericana).
Figura 2: La puerta de enlace HX15 de Digi proporciona una interfaz de datos para los sensores LoRaWAN y se puede conectar a la plataforma de nube Digi X-ON a través de Ethernet o una red LTE opcional.Digi Internacional)
El ecosistema SparkFun Qwiic Connect simplifica en gran medida el proceso de expansión de hardware con su biblioteca en continua expansión de más de 100 sensores, actuadores y pantallas de plug and play.Todos los componentes del sistema están interconectados a través de una interfaz I 2 C universal y conectores JST de 4 pines estandarizados. El nodo IoT de SparkFun viene con firmware precompilado que detecta automáticamente los sensores Qwiic de SparkFun conectados y transmite datos a través de LoRaWAN utilizando el módulo Digi XBee LR.Este módulo está conectado a la puerta de enlace HX15 y envía datos a la plataforma de nube Digi X-ON a través de Ethernet o LTE opcional. Digi X-ON tiene capacidades de transmisión cifrada desde la puerta de enlace a la nube, control de acceso seguro del usuario y capacidades de gestión de metadatos a nivel de dispositivo.
Para los diseñadores, no hay necesidad de configurar pasarelas o registrar LoRaWAN. Pueden utilizar la función de acceso de sensores de configuración cero para lograr un flujo de datos listo para la nube desde los nodos a la nube,sin necesidad de configuración del usuario, codificación o configuración de proxy MQTT durante todo el proceso.o trabajo de implementación casi sin (si es necesario) depender de la experiencia en tecnología LoRa o en la nube.
Los diseñadores pueden ajustar las tasas de muestreo, agregar soporte para más sensores Qwiic o ajustar los formatos de carga útil sin comenzar desde cero.La plataforma Digi X-ON proporciona una vista centralizada de todos los nodos desplegados, seguimiento del tiempo de ejecución, duración de la batería, calidad de la señal e historial de conexión: todos los indicadores clave para la solución de problemas y optimización de redes de sensores distribuidas.
Flexibilidad del flujo de trabajo
RP2350 proporciona una flexibilidad de flujo de trabajo única para los diseñadores de productos, apoyando el desarrollo de aplicaciones basadas en Arduino, MicroPython y C / C ++ ((usando Pico SDK).Debido a su compatibilidad con los tres entornos de desarrollo, SparkFun IoT Node ofrece a los diseñadores una amplia variedad y flexibilidad,permitiendo que los flujos de trabajo coincidan con sus habilidades profesionales - desde guiones de arrastrar y soltar en Python hasta desarrollo de código C optimizado utilizando aceleración de hardware.
Los diseñadores pueden desarrollar rápidamente prototipos de aplicaciones en MicroPython, probar sensores compatibles con Qwiic en entornos en tiempo real o ajustar los intervalos de muestreo.pueden pasar sin problemas a Arduino o entornos puros de C++ para optimizar el consumo de energíaSparkFun también ofrece imágenes MicroPython precompiladas personalizadas específicamente para sus módulos de IoT.
Una vez que los dispositivos IoT comiencen a enviar datos, X-ON proporcionará un panel de control para monitorear las lecturas de los sensores, verificar el estado del dispositivo e incluso enviar actualizaciones de firmware de forma remota.Los diseñadores de productos pueden mejorar continuamente sus diseños sin contacto real con el equipo.
Esta solución colaborativa proporciona una solución ideal para la prueba de aplicaciones in situ o el proyecto piloto de escalado de sistemas de sensores distribuidos alimentados por baterías.,La arquitectura segura en la nube de Digi X-ON y la pila de firmware configurada automáticamente pueden reducir la dificultad de implementación desde el laboratorio hasta la implementación in situ.Los diseñadores pueden realizar pruebas piloto de aplicaciones basadas en datos reales de sensores en entornos reales, y luego simplemente replicar las configuraciones de nodo y puerta de enlace para lograr escalabilidad sin la necesidad de desarrollo de firmware o integración en la nube.
El módulo IoT de SparkFun basado en RP2350, la plataforma X-ON de Digi y el ecosistema de microcontroladores flexibles de Raspberry Pi proporcionan un camino único y simplificado desde el prototipo hasta la implementación.Si probar nuevos sensores, la verificación del rango de transmisión LoRaWAN, o la optimización del consumo de energía, esta combinación puede apoyar la exploración experimental al tiempo que cumple con los rigurosos requisitos del diseño listo para la producción.
Al utilizar hardware abierto y conexiones estandarizadas, los diseñadores pueden garantizar que sus proyectos de IoT tengan una buena adaptabilidad y durabilidad durante el proceso de desarrollo.A medida que evolucionan los requisitos del proyecto, las aplicaciones basadas en esta plataforma también pueden mantener una mayor portabilidad y flexibilidad.