RENESAS SYNERGY™ AE-CLOUD2 LTE IoT Connectivity Kit – globalna łączność internetu rzeczy

Wiosną 2018 roku Renesas Electronics wprowadził na rynek zestaw RENESAS SYNERGY™ AE-CLOUD1 z mikrokontrolerem Renesas Synergy™ S5D9. Kit posiadał możliwość komunikowania się ze “światem” za pomocą interfejsów Wi-Fi oraz Ethernet. Zestaw składał się z płyty głównej z mikrokontrolerem, karty Wi-Fi ze złączem PMOD oraz programatora-debuggera Segger J-Link. Został on opisany (skrótowo) na portalu Mikrokontroler.pl w artykule: “Nowy projekt aplikacji Enterprise Cloud Toolbox dla platforny Synergy“.

Od października 2018 można zapoznać się z nowym zestawem RENESAS SYNERGY™ AE-CLOUD2. Zasadniczą różnicą od poprzednika jest zastosowanie modułu komunikacji LTE na bazie Quectel BG96. Moduł komunikuje się za pomocą protokołów: Cat-M1 i Cat-NB1 (NB-IOT). Dodane zostały również dwa czujniki: środowiskowy, do pomiaru jakości powietrza, ciśnienia, wilgotności i temperatury: Bosch Sensortec BME680 (zastąpił AMS ENS210), a także sensor światła: Renesas ISL29035 Digital Light Sensor. Kolejnym elementem który znalazł się na płycie głównej to programator-debugger Segger J-Link.

Przeprojektowana płytka bazowa z mikrokontrolerem Renesas Synergy™ S5D9 wzbogacona została o złącze kompatybilne z Arduino. Poszczególne elementy umieszczone na płycie zostały oznaczone w czytelny sposób.

Zawartość zestawu

Renesas Synergy™ AE-CLOUD2 umożliwia szybkie prototypowanie i rozwój globalnych aplikacji połączonych z Internetem przedmiotów za pomocą platformy Synergy. Korzystając z zestawu RENESAS SYNERGY™ AE-CLOUD2, programiści mogą łatwo podłączyć czujniki IoT do platform chmurowych na całym świecie, korzystając z najbardziej efektywnych obecnie protokołów komórkowych IoT – Cat-M1 i Cat-NB1.

Rys. Zestaw AE-CLOUD2 w praktycznym opakowaniu

Zawartość zestawu:

  1. płytka z mikrokontrolerem Renesas Synergy™ S5D9,
  2. karta Wi-Fi 802.11 b/g/n opartą na Qualcomm® Atheros GT202 Wi-Fi – podłączana do zestawu na pomocą złącza PMOD,
  3. kompatybilny ze złączami Arduino moduł komunikacji LTE/GPS na bazie Quectel BG96 LTE Cat M1/Cat NB1/EGPRS,
  4. antena komórkową (LTE),
  5. antena GPS,
  6. 1 kabel Ethernet,
  7. 2 kable USB (męskie) na Micro B,
  8. Quick Start Guide – skrócona instrukcja obsługi – przyklejona do wieka pudełka.

Całość jest umieszczona w praktycznym plastikowym pudełku.

Rys. Główna płytka z mikrokontrolerem Synergy S5D9

Płytka z mikrokontrolerem Renesas Synergy™ S5D9 wyposażona została w:

  • Mikrokontroler Synergy S5D9 z pamięcią kodu Flash 2 MB, pamięcią danych Flash 64 KB oraz pamięcią RAM 640 KB,
  • pamięć Quad SPI Flash 32 MB,
  • dwa złącza USB – jedno wykorzystywane do debugowania, drugie do dyspozycji użytkownika,
  • złącze kompatybilne z Arduino,
  • Złącze PMOD,
  • Złącze Grove,
  • Debugger J-Link Segger,
  • 10-pinowe złącze JTAG,
  • złącze Ethernet RJ45,
  • Bosch Sensortec BMI160: akcelerometr, żyroskop, magnetometr:
  • Bosch Sensortec BME680: czujnik środowiskowy do pomiaru lotnych związków organicznych (VOC), ciśnienia, wilgotności i temperatury,
  • Renesas ISL29035: czujnik światła padającego,
  • Knowles SP SiSonic™ SPM0687LR5H-1: mikrofon MEMS

Rys. Połączony zestaw Renesas AE-CLOUD2

W RENESAS SYNERGY™ AE-CLOUD2 oraz RENESAS SYNERGY™ AE-CLOUD1 sercem zestawów jest mikrokontroler Renesas Synergy™ S5D9. Układ ten ma następujące cechy:

  • Rdzeń Arm Cortex-M4 120 MHz,
  • Pamięć kodu Flash do 2 MB,
  • Pamięć SRAM 640 KB,
  • Kontroler grafiki LCD (GLCDC),
  • Wspomaganie grafiki 2D (DRW),
  • Moduł funkcji dotykowych (CTSU),
  • Kontroler Ethernet MAC (ETHERC) zawierający IEEE 1588 PTP, USBFS, USBHS,
  • Obsługa kart SD/MMC,
  • Interfejs QSPI,
  • Zabezpieczenia i funkcje bezpieczeństwa,
  • Obsługa urządzeń analogowych.

Narzędzia programistyczne

Do programowania mikrokontrolera Renesas Synergy™ S5D9 należy użyć oprogramowania Synergy Software Package (najnowsza wersja SSP v1.6.3) z wtyczkami NetX Secure (TLS), MQTT dla NetX Duo, cellular i WiFi aplication frameworks.

Zestawu AE-CLOUD2 można używać do łączenia się z Google Cloud IoT Core za pomocą projektów aplikacji Renesas Google Cloud IoT Core Cloud. Projekt aplikacji stanowi doskonały punkt wyjścia do połączenia z Google Cloud IoT z możliwością przeniesienia projektów do w fazie aktywnego rozwoju.

Dla tych, którzy chcieliby lepiej zapoznać się z budową i funkcjonalnością bibliotek SSP polecamy artykuł dotyczący opublikowany na portalu mikrokontroler.pl: „GUIX Studio: mikrokontrolery Renesas Synergy™ w aplikacjach graficznych”.

Dostępne są gotowe skrypty aplikacji dla RENESAS SYNERGY™ AE-CLOUD2 wykorzystujące zestaw we współpracy z chmurami Google Cloud, AWS lub Microsoft Azure.

Praca w chmurze

Do pracy w chmurze dedykowane jest środowisko demonstracyjne Renesas Synergy™ – Synergy Enterprice Toolbox Demo. Serwis ten jest bezpłatny, jest specjalnie dedykowany dla AE-CLOUD2. Zasadniczo wymaga on dostępu do chmury. Jest to typowe „demo” bez możliwości zmiany konfiguracji wyświetlanych wskaźników.

Na stronie Renesas Synergy™ – Synergy Enterprice Cloud Toolbox Demo jest informacja o zakończeniu wspierania RENESAS SYNERGY™  AE-CLOUD1. Można więc wywnioskować, że RENESAS SYNERGY™ AE-CLOUD2 jest zestawem który zastępuje poprzednika.

Medium One IoT Prototyping Sandbox – sandbox w chmurze

Medium One IoT Prototyping Sandbox jest drugim narzędziem chmurowym preferowanym przez Renesas Electronics. Zasadniczo jest ono odpłatne, a koszt wynosi 75 $ za rok. Pełna oferta jest dostępna na stronie internetowej. Ale Renesas Electronics umożliwia wykorzystanie chmury do projektowania, z ograniczeniami co do ilości „przerobionych” danych. W zupełności wystarcza to jednak do obsługi nawet dużego projektu.

Żeby korzystać z serwisu należy się zarejestrować na stronie https://mediumone.com/renesas_iot_sb, a następnie postępować zgodnie z instrukcjami dostępnymi na tej stronie. Przy okazji rejestracji otrzymujemy na maila plik konfiguracyjny (m1config.txt) z danymi niezbędnymi do zabezpieczenia projektu.

Pierwsze kroki z zestawem to aktualizacja sterowników. Po złożeniu zestawu należy sprawdzić czy w systemie nie brakuje jakiegoś sterownika oraz czy wszystkie są aktualne. Szczególnie należy zwrócić uwagę na sterownik J-Link Segger.

Po zaktualizowaniu sterowników należy podłączyć przewód USB do złącza oznaczonego jako DBG. Należy uruchomić oprogramowanie J-Link Segger, a następnie po ustawieniu właściwych parametrów, wysłać plik aecloud2-m1.serc do zestawu. Po ponownym uruchomieniu zestaw jest widziany przez system jako dysk zewnętrzny.

Następnie generujemy plik tekstowy net_cfg.txt, w którym określany sposób łączenia z chmurą. Plik powinien zawierać jedno słowo określające interfejs komunikacji z internetem – dla ethernet: “ethernet”, dla WiFi: “wifi”, lub gdy korzystamy z łączy LTE: “cellular”. Ten plik oraz plik konfiguracyjny m1config.txt otrzymany pocztą ładujemy do zestawu przez złącze USB POWER-DATA. W przypadku, gdy korzystamy z Wi-Fi należy dodać jeszcze jeden plik wifi_info.txt zawierający w kolejnych wierszach zapisane dane dotyczące łącza Wi-Fi: nazwa sieci(SSID), hasło, sposób szyfrowania i na koniec tryb „CLIENT”(tylko taki tryb jest obsługiwany).

Dane te możemy modyfikować tak, aby uzyskać połączenie. Należy pamiętać ze po każdej zmianie zestaw należy zrestartować.

Rys. Okno Medium One IoT Prototyping Sandbox

Po poprawnie przeprowadzonych zabiegach, możemy korzystać z zestawu bez konieczności łączenia z komputerem. Zestaw korzysta z danych zapisanych w plikach konfiguracyjnych. Dalsze czynności wykonujemy przy użyciu Medium One IoT Prototyping Sandbox. Każdy nowy projekt wymaga przekonfigurowania – wprowadzenia i zapisania zmian w plikach konfiguracyjnych.

Medium One IoT Prototyping Sandbox oferuje szeroki wachlarz możliwości wykorzystywania zestawu. Dla zestawów Renesas Synergy Medium One oferuje środowisko programistyczne umożliwiające zaprojektowanie aplikacji w chmurze wykorzystującej przesłane dane.

Poszczególne zakładki na pasku bocznym mają następujące funkcje:

  • dashboard – pozwala zobrazować działanie aplikacji,
  • Workflow Studio – pozwala łatwo dodać działania i zaprogramować przepływ danych. Językiem do programowania jest Python,
  • View Data Streams oraz Config Data Streams – służą do skierowania danych do docelowego miejsca,
  • setup – zawiera potrzebne dane dotyczące projektu, miedzy innymi dane służące do zabezpieczeń i informacje o wykorzystanych już zasobach tego projektu.
  • resocures – samouczki, dokumentacja oraz pomoc.

Rys. Okno Workflow Studio umożliwiające dodawanie i edycję programów

Możliwe zastosowania

Renesas Electronics, poprzez zestawy: RENESAS SYNERGY™  AE-CLOUD2, ARIS EDGE S3A3, SK-S7G2 czy PK-S5D9 Promotion Kit, zachęca do zapoznania się z platformą Renesas Synergy™. Narzędzia programistyczne i zestawy deweloperskie pozwalają na kompleksowe i zaawansowane projektowanie w zakresie IoT.

Renesas Synergy™ AE-CLOUD2 może być zastosowany do projektowania aplikacji w miedzy innymi w zakresie:

  • aplikacji konsumenckich: rozrywka, urządzenia osobistych,
  • ochrony zdrowia i elektroniki noszonej: rejestratory parametrów życiowych, przenośne urządzenia medyczne,
  • aplikacji przemysłowych: pomiary i kontrola procesów, śledzenie pozycji i położenia,
  • elektroniki i automatyki domowej: ochrona przeciwwłamaniowa, przeciwpożarowa, oświetlenie,
  • infrastruktury: komunikacja, zaawansowane pomiary, stacje pogodowe.

O autorze