開発キットはIoT設計をスピードアップします

モノのインターネットのための製品作成への道は、スマートボードで舗装されています。近年、開発者がさまざまなシステムやプロトコルの通信機能を活用するにつれて、IoT製品設計にすぐに利用できる経済的な開発プラットフォームを使用することで市場が豊かになりました。

スマートボード（マイクロコントローラーベースまたはSoCベースのボードまたはシングルボードコンピューター）は、費用効果の高いプロトタイピングを可能にし、相互接続されたオブジェクトの開発における基本的なステップです。 IoT開発ボードの市場セグメントは、電子機器の巨人と新興企業の両方によって占められており、その一部はクラウドファンディングイニシアチブを通じて資金提供されています。 IoT開発活動は、一連の主要なテクノロジーを中心に収束しています。

IOT UNIVERSE

モノのインターネットへの接続は、個人、専門家、および公共の領域での日常生活のありふれた側面になっています。 IoTはどこにでもあり、制御が必要なますます複雑化するシステムによって可能になります。接続されたオブジェクトのこの複雑なエコシステムは、競合他社との差別化を図るアプリケーション、製品、およびサービスを追求する機会を企業に提供します。その結果、IoTイノベーションのペースは加速しています。センサー、通信プロトコル、機械学習アルゴリズムを組み合わせた機能を活用することで、IoTは開発の課題の最前線に置かれます。さまざまな分野の企業にとって、すぐに利用できるハードウェアおよびソフトウェアリソースにアクセスする機能は、開発とプロトタイピングを成功させるために重要です。

スマートボード

Aconno ACD52832IoT開発ボードは包括的なソリューションです。超低電力のユースケース向けに設計されていますが、64MHzで動作する32ビットのArmCortex-M4Fで十分なパフォーマンスを提供します。このボードには、IoTエコシステムの要件を満たすために、光、温度、音、動き、振動の検出器など、さまざまなセンサーが装備されています。また、いくつかのLED、ボタン、リレー、ブザー、サーボコネクタ、NFCアダプタなどを備えています。開発ボードのコアは、ArmCortex-M4Fに基づくNordicSemiconductorシステムオンチップを搭載したACN52832Bluetoothスマートモジュールです。

超低電力ロジックに従って、開発ボードには電子ペーパーディスプレイが装備されています。電子ペーパーは、投影された画像を表示するために実質的にゼロのエネルギー消費を必要とします。最小限のエネルギー要件のおかげで、184 dpiのピクセル密度を備えた200×200の解像度のディスプレイは、無制限の視野角で太陽光の下で簡単に読み取ることができます。

これらのタイプのディスプレイは、多くの産業用および民生用アプリケーションに最適です。 「電子ペーパーは超低電力であるため、非常に重要です」と、AconnoのマーケティングおよびセールスリーダーであるThomasHollwedelは述べています。 「私たちにとって、IoT開発ボードとは、適切なパフォーマンスを提供しながら、バッテリー駆動で長時間動作することを意味します。そのため、GoodDisplay GDEP015OC1電子ペーパーディスプレイは、LCDやOLEDディスプレイではなく、[私たちが]選択したものです。」

図1：ACD52832IoT開発ボード。すべてのセンサーが表示されます。 （画像：Aconno）

ACD52832スマートボードを使用する開発者は、mbedまたはKeil uvisionソフトウェアツールを使用して、プロトタイプを迅速、柔軟、かつ経済的に作成できます。このボードは、Aconnoファミリーの製品に基づいて、プロトタイプから大量生産への移行を容易にすることができます。図1は、STMicroelectronics iNEMO 9自由度（9-DoF）慣性モジュール（加速度計、ジャイロスコープ、磁力計付き）やMicrochipMCP9700温度センサーなどのセンサーを備えたボードを示しています。

ボードのコアはNordicのnRF52SoCであり、その独自のソフトウェアアーキテクチャにより、アプリケーションコードとSoftDevicesと呼ばれるプロトコルが明確に分離されています。これは、64MHz浮動小数点ユニットを備えたArmCortex-M4 CPUを中心に構築されており、簡素化されたペアリングおよび支払いソリューションで使用するためのNFC-A近距離無線通信タグを備えています。

Bluetoothを使用した最新のAconnoイノベーションはACD52840ボードであり、Bluetooth 5（BT5）対応のACN52840モジュールを備えており、非常に低い電力での長距離動作をサポートします。 Aconnoによると、モジュールを使用した長距離フリーフィールド動作は、1,300メートル以上で測定されています。 ACN52840モジュールは、NordicのnRF52840 SoCに基づいており、Arm Cortex-M4FCPUとArmTrustZoneCryptoCellを備えています。アダプティブネットワークトポロジ（ANT）、スレッド、スレッドメッシュ、およびZigbeeをサポートし、長いバッテリ寿命を保証します。新しいボードには、ACD52832のセンサー機能のほとんどが付属しており、電子ペーパーディスプレイ、NFC、およびIoT製品開発を可能にするその他の機能を提供します（図2）。

図2：ACD52840 IoT開発ボード（画像：Aconno）

Bluetooth 5規格は、ワイヤレス範囲、速度、および帯域幅を拡大して、2つのワイヤレスデバイスに同時にブロードキャストできるようにします。たとえば、デバイスが自宅から車に移動するときにデータがデバイス間で共有されるため、ユーザーはモビリティを獲得できます。

世界中の主要ブランドの産業用電子機器を含むBluetoothSpecial Interest Group（SIG）は、すべてのIoTデバイスの3分の1以上が今後数年以内にBluetooth5標準を使用すると予測しています。

「新しいモジュールと新しいボードは+ 8dBで送信でき、Bluetooth5長距離のハードウェアサポートも備えています。したがって、重要な利点は距離です」とHollwedel氏は述べています。 「52832モジュールを使用すると、130メートルの接続モードで2つのモジュール間の外側の距離を達成しました。 52840モジュールを使用して、1.3kmの範囲外を達成しました。クロアチアにいる間にもう一度測定しました。何キロもまっすぐ歩いて測定できる土地がたくさんあるからです。これはBluetoothにとって驚くべき距離です。」

IoTに接続されたシステムをゼロから構築しようとすると、困難な作業になる可能性があります。費用がかかる可能性があり、多くの工学分野で時間と専門知識が必要です。マイクロコントローラーまたはSoCに基づく開発キットを使用すると、感覚的およびその他のエンジニアリング上の課題の多くに対処できます。

Aconnoや、SonyやCypressなどの他のボードやソリューションが、Arduino、Raspberry Pi、Beagle Boneなどに加わり、IoT導入の市場投入までの時間を短縮します。 IoT開発の課題は、さまざまなセンサーを簡単にプログラムするために利用できるソフトウェアツールを使用して、ハードウェアを超えて対処されます。

私たちの多くは、伝統的にArduinoとRaspberryPiを別々のエンティティと見なしてきました。 2つのボードは、状況によっては用途が異なり、異なる特性を示しますが、単一のプラットフォームから管理できます。 RaspberryPiはミニコンピューターです。 ArduinoをプログラムするにはPCが必要です。

ソニーは、ソニーのCXD5602マルチコアマイクロコントローラーをベースにした非常にコンパクトな開発ボードであるSpresenseメインボードでIoT市場に参入しました。その最も重要な可能性は、ArduinoまたはEclipse統合開発環境（IDE）を使用する機能を含め、非常にシンプルで高速な方法でIoTアプリケーションの開発を可能にすることです。 Spresenseボードには、Sony CXD5247GFおよびCXD5602GGプロセッサ、GPSアンテナ、グラフィカルユーザーインターフェイス、および26本の外部ピン用の拡張機能が含まれています。 Bluetooth（BLE）、Wi-Fi、およびイメージセンサー用の外部アドオンはサードパーティから入手できます（図3）。

図3：Spresenseメインボード（画像：Sony）

CypressのPSoC6 BLE Pioneer Kit（CY8CKIT-062-BLE）は、外部メモリを必要としないハードウェアベースの作業環境を提供します。安全なデータストレージと暗号化アルゴリズムをサポートします。キットには、Bluetooth 5、512MビットQuad-SPI NORフラッシュ、および電力供給USBType-Cコントローラーが含まれています。

モノのインターネット用に特別に設計された開発キットは、エンジニアがIoT製品の市場投入までの時間を短縮するために必要なハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、およびツールを提供します。開発キットプロバイダーは、専門家とメーカーの両方が簡単にアクセスできる新しいソリューションでIoTエコシステムをサポートします。