Particle to oparta o chmurę platforma umożliwiająca łatwe projektowanie i prototypowanie aplikacji IoT. Oferuje moduły sprzętowe, pełne wsparcie programowe, a także usługi chmurowe, umożliwiające swobodną wymianę danych. Moduły Particle IoT cechują się niewielkimi wymiarami i zawierają standardowo wydajane mikrokontrolery, a także moduły komunikacyjne. Dodatkowo, producent oferuje szeroki zakres płytek rozszerzeniowych. W artykule opiszę cechy płytki ewaluacyjnej Particle Photon z komunikacją bezprzewodową Wi-Fi

Particle Photon z komunikacją Wi-Fi

Moduł Particle Photon zawiera dość szybki mikrokontroler STM32F205RGY6 z rdzeniem ARM Cortex-M3 o taktowaniu aż 120 MHz. Układ zawiera wbudowane szybkie pamięci Flash (1 MB) oraz RAM (128 KB). Mikrokontroler obsługuje wszystkie standardowe interfejsy komunikacyjne, takie jak UART, I2C, SPI, I2S czy GPIO. Zawiera także 12-bitowy przetwornik analogowo-cyfrowy.

Jako układ radiowy służy chip Broadcom BCM43362 (aktualnie produkowany przez Infineon), który zapewnia komunikację Wi-Fi w standardach 802.11b/g/n. Oba układy, wraz z mikrokontrolerem, wchodzą w skład modułu Particle PØ (P-Zero). Moduł zawiera także niezbędne komponenty zewnętrzne układów (np. generatory kwarcowe), a także zapewnia ochronę przed zakłóceniami elektromagnetycznymi dzięki zainstalowanemu shieldowi.

Rys. 1. Schemat blokowy modułu Particle P-Zero i otoczenia

Oprócz głównych układów, Particle Photon zawiera także antenę ceramiczną zamontowaną na PCB, a także złącze u.FL do podłączenia anteny zewnętrznej. To pozwala uzyskać pewną elastyczność w zakresie pożądanych parametrów anten, m.in. zasięgu czy zysku energetycznego. Sygnał z odpowiedniej anteny jest kierowany do modułu Wi-Fi przez specjalny przełącznik RF.

Płytka zawiera także złącze MicroUSB. Podobnie jak w wielu płytkach tego typu może on służyć do zasilania, programowania modułu, a także komunikacji z urządzeniem zewnętrznym (tj. komputerem PC). Zasilanie można dostarczyć także za pomocą portu VIN na złączu rozszerzeń (zakres: 3,6 – 5,5 V).

Dodatkowo moduł zawiera także wyprowadzony na piny D3-D7 interfejs JTAG i SWD. Może on służyć do przeprogramowania bootloadera płytki Photon lub kodu mikrokontrolera. Współpracuje ze standardowymi narzędziami ST-Link, JLink itp.

Na dłuższych bokach płytki umieszczono złącze rozszerzeń – po 12 wyprowadzeń na stronę. Złącze obejmuje wejścia analogowe, porty cyfrowe, złącze zasilania VIN, interfejs UART, wyjście DAC, port Reset, itd. Złącze ma raster wyprowadzeń 2,54 mm, co oznacza, że idealnie pasuje do płytki stykowej. Ponadto na module zamontowano diodę LED RGB.

Rys. 2. Rozkład wyprowadzeń i elementów płytki

Środowisko programowe

Dzięki komunikacji bezprzewodowej przez Wi-Fi, moduł Particle Photon pozwala wykonać podstawowe funkcje przez aplikację mobilną Particle App. Aplikacja pozwala m.in. na konfigurację urządzenia, wprowadzenie parametrów sieci Wi-Fi, sterowanie wyprowadzeń itd. Narzędzie jest dostępne na platformy iPhone i Android.

Rys. 3. Zrzut ekranu z aplikacji Particle App

Do programowania aplikacji na płytkę służy środowisko Particle Web IDE dostępne przez przeglądarkę na stronie https://build.particle.io/build. Środowisko pozwala na tworzenie projektów w języku C++w sposób podobny do Arduino, a także weryfikację, kompilację oraz wgrywanie projektu do pamięci płytki przez OTA (przez sieć). Dokumentację i instrukcję obsługi środowiska można znaleźć na stronie https://docs.particle.io/tutorials/developer-tools/build/

Rys. 4. Panel środowiska Particle Web IDE

Wśród pozostałych opcji udostępnianych przez producenta można znaleźć także tradycyjne środowisko pracujące lokalnie na komputerze: Particle Workbench, oparte o Visual Studio Code. Oferuje ono pełen pakiet bibliotek oraz interfejsów API. Oznacza to, że daje bogate możliwości tworzenia aplikacji i projektowania systemów IoT opartych o moduły Particle. Dodatkowo producent daje możliwości tworzenia aplikacji mobilnych za pomocą pakietów SDK lub ParticleJS.

Podsumowanie

Moduł Particle Photon to dość ciekawy produkt w zakresie płytek rozwojowych dla projektów IoT. Oferuje mocny procesor, a także łączność w standardzie Wi-Fi. Forma płytki jest standardowa, co pozwala na zbudowanie prototypu na bazie płytki stykowej. Producent udostępnia także szereg narzędzi rozwojowych: od aplikacji mobilnej, przez środowisko rozwojowe po szereg bibliotek, interfejsów API, a także pakietów SDK. Umożliwia to swobodną pracę z zarówno hobbystom i początkującym, jak i zaawansowanym programistom.

Moduł Particle Photon jest dostępny w ofercie sklepu Kamami.pl