L'integrazione tra SparkFun e Digi accelera lo sviluppo e l'implementazione di LoRaWAN

La creazione di applicazioni con sensori distribuiti e alimentati a batteria che si affidano alla trasmissione di piccole quantità di dati su lunghe distanze richiede componenti a bassissimo consumo, affidabilità in ambienti non controllati e un'architettura relativamente semplice e scalabile. Ciò fa di LoRaWAN (rete a lungo raggio) la scelta preferita per applicazioni in edifici intelligenti, campus universitari, vendita al dettaglio e monitoraggio industriale.

Le applicazioni LoRaWAN vantano una portata misurata in chilometri, una durata della batteria di anni e costi contenuti. Non avendo bisogno di servizio cellulare, Wi-Fi o routing a maglie, le comunicazioni LoRaWAN possono coprire farm o fabbriche da un unico gateway.

Formalizzato nel 2015 come livello MAC aperto e architettura di rete sotto gli auspici della LoRa Alliance, LoRaWAN è un protocollo e un'architettura di rete wireless aperti a basso consumo con prestazioni superiori a quelle di alternative come IoT cellulare, Wi-Fi, BLE, Zigbee, Thread e radio sub-GHz proprietarie in termini di scalabilità, semplicità e interoperabilità.

Un'alleanza tra Digi e SparkFun promette di accelerare il percorso dall'idea all'implementazione. L'alleanza integra la piattaforma IoT edge-to-cloud X-ON di Digi e l'hardware di SparkFun, insieme ai microcontroller Raspberry Pi.

In particolare, i progettisti possono sfruttare la scheda di sviluppo 26060 IoT Node di SparkFun (Figura 1), che incorpora un modulo transceiver wireless LR integrato di Digi XBee e il potente Raspberry Pi 2350A.

Figura 1: IoT Node 26060 di SparkFun incorpora un transceiver di Digi XBee per la connettività con la piattaforma cloud X-On di Digi. (Immagine per gentile concessione di SparkFun)

Il modulo si connette automaticamente alla piattaforma IoT cloud X-ON di Digi tramite un gateway HX15 di Digi per LoRaWAN (Figura 2). Il gateway è disponibile a parte o come componente del kit 27213 Digi X-ON di SparkFun (edizione per il Nord America).

Figura 2: Il gateway HX15 di Digi fornisce l'interfaccia dati tra i sensori LoRaWAN e, tramite Ethernet o LTE opzionale, la piattaforma cloud X-ON di Digi. (Immagine per gentile concessione di Digi International)

L'ecosistema Qwiic Connect di SparkFun semplifica l'espansione dell'hardware con una libreria in continua crescita di oltre 100 sensori, attuatori e display plug-and-play, tutti collegati tramite un'interfaccia I²C comune e un connettore JST standardizzato a 4 pin. IoT Node di SparkFun include un firmware precostruito che rileva automaticamente i sensori Qwiic di SparkFun collegati e avvia la trasmissione dei dati su LoRaWAN utilizzando il modulo LR di Digi XBee , che si connette con il gateway HX15 per inviare i dati alla piattaforma cloud X-ON di Digi tramite Ethernet o LTE opzionale. X-ON di Digi fornisce una trasmissione crittografata dal gateway al cloud, controlli sicuri dell'accesso degli utenti e metadati a livello di dispositivo.

I progettisti non devono effettuare alcuna configurazione del gateway o registrazione LoRaWAN. Possono sfruttare l'integrazione di sensori senza configurazione e i flussi di dati pronti per il cloud da un nodo all'altro senza che siano richiesti il provisioning degli utenti, la codifica o la configurazione del broker MQTT. Ciò permette prototipazione, proof of concept o implementazioni rapide senza necessariamente essere competenti in LoRa o cloud.

I progettisti possono ottimizzare le frequenze di campionamento, aggiungere il supporto per ulteriori sensori Qwiic o regolare la formattazione del carico utile senza ricominciare da zero. La piattaforma X-ON di Digi offre una visione centralizzata di ogni nodo distribuito, monitorando il tempo di attività, il livello della batteria, la qualità del segnale e la cronologia delle connessioni, tutti i parametri fondamentali per la risoluzione dei problemi e l'ottimizzazione delle reti di sensori distribuiti.

Flessibilità del flusso di lavoro

RP2350 offre ai progettisti una flessibilità del flusso di lavoro straordinaria, consentendo di sviluppare applicazioni per Arduino, MicroPython e C/C++ utilizzando l'SDK Pico. Con il supporto per tutti e tre gli ambienti, IoT Node di SparkFun offre ai progettisti scelta e flessibilità, consentendo flussi di lavoro idonei per le loro competenze, dallo scripting drag-and-drop in Python al codice C ottimizzato utilizzando l'accelerazione hardware.

I progettisti possono prototipare rapidamente applicazioni in MicroPython, testando sensori compatibili con Qwiic o regolando gli intervalli di campionamento in ambienti in tempo reale. Via via che i progetti avanzano, possono passare senza problemi ad Arduino o a C++ completo per ottimizzare il consumo energetico, l'utilizzo della memoria o le prestazioni di I/O. SparkFun offre immagini MicroPython predefinite su misura per il modulo IoT di SparkFun.

Non appena un dispositivo IoT inizia a inviare dati, X-ON fornisce un dashboard per monitorare le letture dei sensori, controllare lo stato del dispositivo e persino inviare aggiornamenti del firmware da remoto. I progettisti possono continuare a migliorare i progetti senza accedere fisicamente ai dispositivi.

Questa collaborazione mette a disposizione una soluzione ideale per testare applicazioni sul campo o per scalare un progetto pilota per sistemi di sensori distribuiti alimentati a batteria. Il design robusto del gateway HX15, l'architettura cloud sicura di X-ON di Digi e lo stack di firmware con provisioning automatico riducono i disagi del passaggio dal laboratorio al campo.I progettisti possono pilotare le applicazioni in condizioni reali con dati reali dei sensori e scalare poi semplicemente replicando le configurazioni di nodi e gateway senza dover integrare di nuovo il firmware o il cloud.

La combinazione del modulo IoT basato su RP2350 di SparkFun, della piattaforma X-ON di Digi e dell'ecosistema flessibile di microcontroller di Raspberry Pi offre un percorso estremamente semplificato dal prototipo all'implementazione. Che si tratti di testare un nuovo sensore, convalidare la portata LoRaWAN o ottimizzare il consumo energetico, questa combinazione supporta la sperimentazione e il rigore di una progettazione pronta per entrare in produzione.

Grazie all'hardware aperto e alla connettività standardizzata, i progettisti possono contare su adattabilità e longevità man mano che i loro progetti IoT crescono ed evolvono. Le applicazioni basate su questa piattaforma sono più portabili e flessibili per rispondere all'evoluzione dei requisiti del progetto.

Conclusione

Il modulo IoT e l'ecosistema Qwiic Connect di SparkFun, la piattaforma cloud sicura X-ON di Digi e la versatilità di sviluppo di Raspberry Pi garantiscono un percorso solido e piuttosto agevole dall'idea all'implementazione per applicazioni con sensori distribuiti. Riducendo al minimo gli ostacoli alla configurazione, semplificando l'integrazione e permettendo una gestione centralizzata dei dispositivi, questa soluzione consente ai progettisti di innovare rapidamente, iterare in modo efficiente e scalare in tutta sicurezza, sia per la prototipazione che per implementazioni sul campo su larga scala.