Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

Maker Pro Challenge Accepted: Verwenden Sie PSoC 4 BLE für Ihr nächstes IoT-Projekt

Machen Sie eine Tour durch das Cypress PSoC 4 BLE-Kit. Der CySmart USB-Dongle (links), das PRoC BLE-Modul (Mitte) und das BLE Pioneer Baseboard mit dem integrierten PSoC 4 BLE-Modul (rechts).

Im Moment gibt es eine große Auswahl an Mikrocontroller-Boards auf dem Markt, und jede Woche werden mehr veröffentlicht. Die meisten dieser neuen Boards werden jedoch innerhalb weniger Monate fast spurlos verschwinden.

Diejenigen, die in der Herstellergemeinschaft herumhängen, neigen dazu, solche zu bilden, in denen sich Gemeinschaften bilden. Zur Zeit gehören die beiden größten Gemeinden zum Arduino und Raspberry Pi. Während andere Boards interessante Dinge tun und in einigen Märkten eine beachtliche Präsenz haben, sind dies die beiden Namen, die die Konversation um Mikrocontroller und Single-Board-Computer dominieren.

Doch jenseits der Hersteller- und Pro-Maker-Gemeinschaften gibt es eine ganz andere Welt - die Menschen, die die Produkte herstellen, die wir täglich verwenden, von Zahnbürsten bis zu Autos. In dieser Welt ist Gemeinschaft nicht unbedingt so wichtig wie in unserer.

Es ist jedoch eine Welt, die sich immer mehr zu Machern und Pro-Machern geweckt hat - Kickstarter und das Internet der Dinge haben dafür gesorgt - und jetzt, wo sie auf uns aufmerksam werden, bauen sie jetzt Dinge für uns auf. Ich denke, die Community wird in Kürze folgen, denn was wir anbieten, lässt uns manchmal Dinge bauen, die wir sonst nicht bauen könnten.

Sie werden den Namen Cypress wahrscheinlich nicht sofort erkennen, da sie größtenteils dieser anderen Welt angehören. Aber mit der Veröffentlichung ihres PSoC 4 BLE-Kits machen sie etwas Faszinierendes.

Für Hersteller gebaut?

Wenn Sie in Ihrem Projekt eine Kombination verschiedener Boards verwendet haben - beispielsweise ein Arduino oder eines der vielen Arduino-kompatiblen Boards in Kombination mit einem Raspberry Pi neben einem Bluetooth LE (BLE) - Board oder einem USB-Dongle -, dann der PSoC 4 BLE sollte für Sie von Interesse sein.

Wenn Sie ein Hersteller sind, wird eines der ersten Dinge, die Sie beim Herausnehmen der mit dem Kit gelieferten Karten aus dem Verpackungskasten bemerken werden, darin bestehen, dass das Baseboard Arduino-kompatible Header enthält. Sie ist zwar nicht mit Ihren Arduino-Schilden softwarekompatibel, verfügt jedoch über Hardware-Kompatibilität, sodass viele Ihrer vorhandenen Prototyping-Hardware mit der neuen Platine wiederverwendet werden können.

Ein mit dem PSoC 4 Pioneer Kit verbundenes MakerShield, das die Kompatibilität mit Arduino Shield Pins demonstriert.

Der eigentliche Vorteil des PSoC 4 BLE-Moduls besteht jedoch darin, dass es von der Basisplatine kommt - wenn Sie Ihre eigenen Leiterplatten zusammenstellen, um das Modul zu tragen, oder gehen Sie weiter und nehmen Sie den PSoC-Chip vollständig von der Platine. Der PSoC ist wahrscheinlich der einzige Chip, der die MCU, ein BLE-Funkgerät, 4 OpAmps, 2 Komparatoren, einen IDAC, einen SAR-ADC mit 12 MSpS und programmierbare digitale Logik in einem einzigen Siliziumteil integriert.

Maker zu Maker Pro

Während es mittlerweile viele andere Boards mit On-Board-BLE gibt - zum Beispiel die Light Blue Bean -, ist der PSoC 4 BLE der einzige, der alles auf einem einzigen Chip hat. Nehmen Sie den Chip von der Platine und es enthält immer noch das BLE-Radio, die Operationsverstärker und den Rest. Nachdem Sie das Pioneer Kit zum Prototypen Ihres Produkts verwendet haben - wenn Sie darüber nachdenken, ein Internet of Things-Projekt auf Kickstarter zu betreiben -, können Sie Ihr Produkt mit der gleichen Software und Hardware bauen, die Sie verwendet haben in Ihrem Prototyp.

Wenn Sie alle haarigen Zertifizierungen für BLE-Funkgeräte überspringen möchten - etwas, das viele Kickstarter versenkt hat - und wenn Sie das PSoC 4 BLE-Board direkt in Ihr Projekt integrieren möchten, bietet Cypress diese Geräte als von der FCC für unter $ 10 zertifiziert.

Bluetooth LE Malen Sie das IoT in Blautönen

Der BLE-Standard war einer der Treiber für das jüngste explosive Wachstum des Internets der Dinge. Was es so interessant machte, war die Allgegenwart von Smartphones - sowohl von Apple als auch von anderer Seite - mit Unterstützung für den Standard, was bedeutete, dass sich die Dinghersteller nicht mehr um ein Display oder eine Benutzeroberfläche kümmern müssen. Und das heißt das DingeWie intelligente Glühbirnen kann sie eher wie Glühbirnen aussehen als ein Computer, an den zufällig ein Licht angeschlossen ist.

Die Arbeit mit Bluetooth LE unterscheidet sich jedoch erheblich von der Arbeit mit anderen Funkgeräten, und viele Menschen nähern sich dem Standard falsch an. Meines Erachtens besteht der Vorteil eines Boards wie dem PSoC darin, dass Sie die Dinge auf die richtige Art und Weise angehen müssen. Wenn Sie also ein Produkt und nicht ein Projekt erstellen, ist es wesentlich einfacher, es zu bauen die Benutzeroberfläche - in diesem Fall die Smartphone-Anwendung - um sie herum.

Erste Schritte mit der PSoC 4 BLE-Karte

Cypress verfügt zwar über viele Ressourcen rund um den PSoC, um Ihnen den Einstieg zu erleichtern, es kann jedoch ziemlich beängstigend sein, zumal sich die Community rund um das Board - die ich für die Macher so wichtig finde - erst richtig formiert.

Cypress veröffentlicht jedoch derzeit 100 Projekte in 100 Tagen für das PSoC 4 BLE-Board. Dies ist eine erstaunliche Ressource. Sie scheinen wirklich hart daran zu arbeiten, ihre verstreuten Dokumentationen zusammenzubringen und etwas zu veröffentlichen, das eine solide Grundlage sein wird, auf der Sie sich mit dem Board auseinandersetzen, ein Projekt oder ein Produkt erstellen und dann lernen können, wie man es debuggt, wenn es nicht funktioniert Es funktioniert nicht ganz richtig. Sie können den Code für einzelne Projekte in diesem PSoC 4 BLE-Baum auf Github nachverfolgen und verzweigen.

Bisher haben wir darüber gesprochen, wie der Bluetooth LE-Standard an anderer Stelle zusammengestellt wird und wie Sie mit der im Lieferumfang des Pioneer Kit enthaltenen Software auf so ziemlich alles zugreifen können, was Sie zum Zusammenstellen von benutzerdefinierten Diensten und Profilen benötigen.

Während die Software nur für Windows verfügbar ist, läuft PSoC Creator problemlos in einer VMWare-Instanz unter OS X, und es ist möglicherweise auch möglich, die Software auf dieselbe Weise zu packen, wie ich es für Nordic nRFGo Studio mit Wine getan habe .

Beachten Sie die GAP und das GATT und machen Sie weiter

Zwei Screenshots der CySmart-App "BLE test & debug", verfügbar für Android- und iOS-Benutzer.

Im Bluetooth LE-Standard ist GAP die Abkürzung für Generic Access Profile. Dies ist die Ebene, die Ihr Projekt für den Rest der Welt sichtbar macht und bestimmt, wie es damit interagiert.Dies entscheidet im Wesentlichen darüber, ob Ihr Projekt als zentrales Gerät oder Peripheriegerät oder weniger häufig als Broadcaster oder Observer fungiert.

Meistens möchten Sie ein Peripheriegerät erstellen. Genau das sagen sie auf dem Etikett - im Allgemeinen kleine, ressourcenbeschränkte Geräte mit geringem Stromverbrauch, die an leistungsfähigere Geräte (wie Smartphones und Tablets) angeschlossen werden. Wenn Sie eine intelligente Glühlampe oder ein intelligentes Schloss bauen, handelt es sich um ein Peripheriegerät.

In den meisten Fällen werden Sie wahrscheinlich Peripheriegeräte zusammenstellen, die ihre Fähigkeiten anzeigen lassen und mit einem zentralen Gerät verbunden sind. Es gibt aber auch Fälle wie iBeacons, in denen Sie wirklich nur Werbung machen müssen. Hier setzt der Broadcast-Modus an, obwohl es möglich ist, über die einfache statische Werbung hinaus dynamische Sender zu schaffen, die den von ihnen beworbenen Inhalt im Laufe der Zeit verändern.

Alternativ können Sie die Karte so konfigurieren, dass sie in der zentralen Rolle agiert. Normalerweise handelt es sich bei zentralen Geräten um Dinge wie Smartphones oder Tablets - oder sogar Laptops -, aber Sie können das PSoC in dieser Rolle ziemlich leicht zum Handeln bringen. Dies bedeutet, dass es einfacher ist, z. B. ein verteiltes Sensornetzwerk aufzubauen, mit einer Reihe von verstreuten Sensorplatinen, die als Peripheriegeräte fungieren, zusammen mit einer anderen Platine, die als zentrale Rolle fungiert. Und Sie können natürlich zwischen den Modi wechseln.

Neben dem GAP gibt es das GATT. Dies ist eine Abkürzung für Generic Attribute Profile und ist die Ebene im Bluetooth LE-Standard, die Eigenschaften definiert, die als Merkmale und Dienste bezeichnet werden. Diese werden in so genannten Profilen zusammengefasst, und diese Profile werden von Peripheriegeräten angekündigt. Im Wesentlichen bestimmt die GAP, welche Art von Gerät Ihr Ding ist, während das GATT festlegt, was es tut.

Der Standard bietet eine Reihe von GAT-Profilen. Neben den standardmäßig verwendeten Profilen - wie der allgegenwärtige Herzfrequenzmonitor oder das Thermometer, das von vielen Herstellern als Starterprojekt verwendet wird, müssen Sie eigene Profile erstellen, z. B. Näherungssensoren. Hier kann BLE wirklich interessant und mächtig werden.

Auf die untere Ebene gelangen

Ein Diagramm von StackEventHandler ()

Unterhalb von GAP und GATT befinden sich die unteren Schichten des BLE-Stapels, z. B. die Verbindungsschicht, L2CAP und Sicherheit. Normalerweise ist dies ziemlich schwierig, aber Cypress hat es geschafft, Dinge wie Whitelist, Bonding und Authentication auf dem PSoC ziemlich gut sichtbar zu machen. Mit diesen Dingen können Sie Dinge wie echte Sicherheit mehr oder weniger sofort implementieren, was für den PSoC ein echter Gewinn ist.

Abschließend

Wir haben eine Reihe von Cypress PSoC 4 BLE-Kits verschenkt. Wenn Sie jedoch daran interessiert sind, an der PSoC-Herausforderung teilzunehmen und im Mai möglicherweise 2.500 $ für die Reise nach Maker Faire Bay Area zu gewinnen, können Sie immer noch ein günstiges Kit bei Arrow Electronics für 49 $ erwerben. Die Einreichungsfrist wurde bis zum 6. April verlängert.

Nehmen Sie an der PSoC Pioneer Challenge teil und Sie können im Mai 2.500 $ für eine Reise in die Maker Faire Bay Area gewinnen. Zu den Projekten sollte das PSoC 4 BLE-Kit von Cypress Semiconductor gehören. Dieses neue Entwicklungsboard umfasst Bluetooth und CapSense sowie eine Software-IDE, die das Erstellen des IoT sowohl herausfordernd als auch unterhaltsam macht. Habe Fragen? Bemerkungen? Kontaktieren Sie uns unter [email protected]

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