Pengembangan gateway IoT berdasarkan Raspberry CM3 +

Gambar 1 - Papan Perangkat

Pengalaman hebat di bidang otomasi industri dan sistem kontrol proses, tampaknya, harus berkontribusi pada kenyataan bahwa lama kelamaan saya telah melihat banyak hal dan tahu banyak hal. Tapi itu dia. Ternyata kadang-kadang tugas dan proyek mungkin muncul yang sulit diimplementasikan menggunakan alat standar. Jadi, di bawah satu proyek besar tentang pemantauan dan pengelolaan di "awan" dari satu pabrik N yang terkenal, perlu untuk menemukan besi yang cocok. Namun, ternyata di Rusia, sesuai dengan persyaratan kekebalan kebisingan perangkat dan keterbukaan sistem, tidak ada yang cocok. Upaya untuk memesan perangkat yang cocok untuk kami dari luar negeri gagal, karena sangat sulit untuk memperkenalkan peralatan bertanda "IoT" ke wilayah negara kami pada skala industri. Pemasok lain tidak mengatur periode pengiriman 12 minggu dengan volume dan harga yang kecil. Oleh karena itu, di kepala saya ide menciptakan perangkat saya lahir dan mantap. Dan sedemikian rupa sehingga bersifat universal dan cocok tidak hanya khusus untuk proyek yang satu ini, tetapi untuk banyak lainnya. Akibatnya, banyak waktu telah berlalu sejak ide itu lahir, pemilihan pemasok dan kasus, pengembangan dewan, debugging dan pengujian, penulisan instruksi dan dokumentasi teknis. Tapi sekarang saya memegang dengan getaran di tangan saya perangkat yang sudah jadi dan berfungsi, dan saya dapat mengatakan bahwa kami berhasil!

Kenapa Raspberry?

Raspberry Pi adalah mikrokomputer universal kecil dan murah yang dapat dikonfigurasi secara fleksibel untuk tugas apa pun. Sejak 2014, telah dirilis sebagai modul komputasi Modul Komputasi independen, yaitu, dari papan yang akrab dengan berbagai antarmuka dan konektor, hanya yang paling penting tetap: prosesor, ROM dan RAM. Desain ini memungkinkan Anda untuk menggunakan perangkat ini untuk semua tugas yang mungkin dan tidak dapat dibayangkan, semuanya tergantung pada kemungkinan imajinasi untuk membuat sabuk pengaman di sekitar modul. Perlu juga dicatat bahwa sejak rilis versi pertama perangkat, tiga versi modul telah dirilis, dan setelah rilis Raspberry Pi 4, Anda mungkin dapat mengharapkan versi keempat dalam waktu dekat. Semua ini menunjukkan bahwa pengembang secara aktif mengembangkan produk mereka, meningkatkan kekuatan dan kecepatannya, dan bahwa perangkat mereka sangat populer di kalangan orang. Popularitas ini tidak berdasar: selama ini mereka telah memantapkan diri sebagai perangkat andal yang mampu menyelesaikan tugas dari berbagai tingkatan dalam kondisi apa pun, bahkan di ruang angkasa . Secara kondisional juga mudah untuk program pada Raspberry Pi, mereka memiliki sejumlah besar integrator di seluruh dunia.

Sistem operasi Linux terbuka memungkinkan Anda untuk menginstal sepenuhnya perangkat lunak apa pun pada perangkat, tergantung pada tugas yang diperlukan. Misalnya, untuk solusi di bidang rumah pintar, docking dengan OpenHab, Home Assistant, iRidiumMobile, NodeRed, dll. Adalah mungkin (contoh menggunakan perangkat untuk rumah pintar dapat ditemukan di sini ). Untuk industri, dimungkinkan untuk menginstal sistem SCADA, seperti CODESYS, Rapid SCADA, OpenSCADA dengan kemampuan untuk menggunakan perangkat sebagai gateway untuk mentransfer data ke tingkat atas menggunakan protokol MQTT, http, REST API atau CoAP. Integrasi dengan berbagai layanan cloud juga dimungkinkan.

Apa interface-nya?

Gambar 2 - Tampilan papan dari atas dan bawah

Perangkat dalam eksekusi minimal mendukung antarmuka berikut:

• RS485 x 2;
• RS232 x 1;
• CanBus x 1;
• 1-Kawat x 1;
• USB x 1;
• Ethernet x 1;
• SMA x 2;
• SIM x 1;
• miniPCIe x 2;
• HDMI 4k x 1;
• MicroUSB x 1;
• MicroSD x 1;
• GPIO x 1.
• LED x 1 (dapat diprogram);

Antarmuka di atas memungkinkan Anda untuk mengimplementasikan perangkat dalam proyek apa pun. Dan modul perangkat keras tambahan untuk instalasi dalam slot Mini PCI-e dari produsen pihak ketiga menyelesaikan masalah dengan ketersediaan komunikasi dan Internet pada perangkat. Kami tidak memilih cara seperti itu dengan memasang modul komunikasi, karena keberadaan adaptor USB (yang disebut "peluit") bukan pilihan yang sangat andal dan berkualitas tinggi, dan memasang router industri seperti Robustel R2000-3P mahal (sekitar 12 tr .). Oleh karena itu, kami memutuskan untuk menginstal dua slot untuk modul Mini PCI-e, yang dapat digunakan sesuka hati:

• Modul 3G, LTE, GPRS (HUAWEI MU709s-2, harga: 2,5 tr);
• Modul Wi-Fi dengan kemampuan untuk menghubungkan antena directional ke sana;
• Modul NB-IoT;
• Modul LoraWan untuk membangun jaringan Internet of things.

Dengan demikian, ada variabilitas dan fleksibilitas tertentu dalam memilih antarmuka komunikasi yang tepat untuk tugas tertentu.

Solusi tambahan

• Pengawas perangkat keras;
• Jam perangkat keras waktu nyata;
• EEPROM memori tidak mudah menguap;
• Kasing dan penutup logam (aluminium 3 mm);
• Rentang daya 9-36 V;
• Kisaran suhu -25 ... + 80 ° C (menurut dokumen, tes belum dilakukan).

Gambar 3 - Perangkat AntexGate dalam kasus ini

Saya ingin menerima umpan balik dari para ahli. Dan mungkin mendengar beberapa saran atau saran.