Področje interneta stvari doživlja v zadnjih letih velik razcvet. Njegova uporaba se širi iz domov posameznikov na mesta in v industrijske obrate. Tehnologije in protokoli, ki omogočajo to hitro rastoče področje pa se hitro spreminjajo in dopolnjujejo.

Zaradi hitrega razvoja in razpršene uporabe množice tehnologij v konceptu interneta stvari, smo za potrebe praktičnega seznanjanja študentov s konceptom Interneta stvari (v nadaljevanju IoT) pripravili več razvojnih plošč, s pomočjo katerih se študenti seznanijo z realnimi problemi pri načrtovanju omrežij IoT ter s komunikacijskimi protokoli, ki se uporabljajo pri povezovanju IoT naprav. V začetni fazi smo zaradi pohitritve razvoja pripravili tri naprave, ki uporabljajo isti fizični sloj, ki ni tipično v uporabi v IoT omrežjih, to je brezžična povezava WiFi. Razvojne plošče so namenjene razvoju programske opreme, ki optimizira komunikacijske protokole višjih slojev, predvsem protokole aplikacijskih slojev in za prikaz delovanja posameznih protokolov na konkretnih primerih, zato ta odločitev v začetni fazi ne predstavlja večje težave. .

Veliko projektov, zlasti v pedagoški sferi, uporablja za prikaz in preučevanje delovanja IoT protokolov na aplikacijskem sloju, kot sta MQTT in CoAP strojno zmogljive naprave, pri čemer se lahko izgubi bistvo koncepta IoT in protokolov, ki so pogosto optimirani prav za delovanje na manj zmogljivih, baterijsko napajanih napravah. V konceptu IoT v ospredje vstopajo ravno manj zmogljive naprave, ki nimajo “neomejene” procesne zmogljivosti in je treba pri implementaciji oziroma pri razvoju programske opreme temu tudi posvetiti posebno pozornost. Naj gre za pozornost pri uravnavanju porabe električne energije ali primerno izbiro protokolov glede na procesne zmogljivosti, še posebej na višjih slojih protokolnega sklada IoT.

 

Najzmogljivejša razvojna ploščica je imenovana po osrednji zvezdi našega osončja. Ta ploščica je fizično gledano največjih dimenzij, hkrati pa ponuja tudi največjo procesorsko zmogljivost. Primarna naloga razvojne ploščice je krmiljenje koračnih motorjev za žaluzije preko posebej zato izdelane sklopke. Na plošči so trije gonilniki za koračne motorje, WiFi modul, senzor kakovosti zraka in senzor za temperaturo in vlago. Dodanih je tudi nekaj LEDic in kristal s frekvenco 32,768 kHz, ki skrbi za pravilen takt RTC registra v mikrokontrolerju STM32L152. Izbran mikrokontroler je nizko energijskega tipa in naj bi bil primeren za baterijsko napajane naprave. Programiranje mikrokontrolerja se izvaja preko USB vodila v DFU načinu, lahko pa tudi prek SWD JTAG vmesnika. Enako USB vodilo lahko uporabimo za razhroščevanje programa ali interakcijo z napravo preko osebnega računalnika. Zaradi svoje zasnove in visoke procesorske zmogljivosti, ta plošča ponuja največ fleksibilnosti pri uporabi različnih protokolov. V prvi fazi plošča ponuja dva različna komunikacijska vmesnika (USB in ali WiFi). Pri hitro razvijajočem IoT svetu je ključnega pomena sposobnost menjavanja uporabljenih protokolov na posameznih ravneh protokolnega sklada IoT. Plošča zaradi velike procesorske zmogljivosti omogoča neodvisno menjavanje protokolov TCP in UDP transportnega sloja. Na aplikacijskem sloju lahko implementiramo oba trenutno najbolj uporabljena protokola tega sloja v IoT, to sta MQTT in CoAP, poleg tega pa lahko eksperimentiramo tudi s HTTPS protokolom. Ploščica nam omogoča ob uporabi CoAP protokola tudi implementacijo protokola za medsebojno komunikacijo naprav LwM2M, ki se implementira nad CoAP protokolom. V prvi fazi je ploščica opremljena s WiFi fizično povezavo, katero nameravamo v drugi fazi nadgraditi s povezavo BLE, kar bi prineslo fleksibilnost in možnost testiranja tako protokolov omrežnega sloja, kot tudi fizičnega sloja

Manjši razvojni ploščici sta opremljeni z WiFi modulom, ki je hkrati tudi mikrokontroler. Razvojna plošča je procesorsko manj zmogljiva kot ploščica DPSLAB SUN in je primerna za implementacijo v baterijsko napajanih IoT senzorskih vozliščih. Ostala periferija, ki je na ploščici je le senzor temperature na ploščici MARS in IR transceiver na ploščici MOON ter ohišje za dve bateriji tipa AAA. Naloga senzorskega vozlišča MARS je pošiljanje podatkov iz enega senzorja v določenih časovnih intervalih v omrežje IoT. V bolj specifičnih primerih pa lahko vozlišče opravlja nalogo IR krmilnika, kar opravlja ploščica MOON.