Embedded svět

Svět embeded zařízení se obohatí každým rokem novinkami, které se představí na světovém veletrhu EmbededWorld. Srdcem embeded zařízení jsou hotové moduly a čipy, mozkem je operační systém a takovým přítelem na telefonu je cloud. Výrobci čipů se snaží napěchovat veškerý hardware do jednoho čipu. Předhání se v podpoře různých komunikačních protokolů, nabízí špičkový výkon pro náročné výpočty a sráží spotřebu elektrické energie téměř na nulu. NordicSemi přišel s hotovým řešením Nordic Thingy s Bluetooth, NB-IoT, GPS a NFC, se kterým prototyp IoT zařízení zhotovíte za pár dní. BeagleBone nabídl speciální desku pro umělou inteligenci a vytvořil tak rychlou cestu ke strojovému učení. Zajímavou alternativou vývoje je SmartEdge Agile s devíti senzory pro AI. Jedná se o prvním zařízením v nové kategorii nazývané „Meta-Sensing“, je opatřeno devíti snímači a umožňuje konstruktérům implementovat umělou inteligenci (AI) na špičkové úrovni prostřednictvím snadno ovladatelného rozhraní bez nutnosti programování.

Společnost NXP nabídla řadu procesorů i.MX, kde si lze dle výkonu vybrat procesor s jedním až čtyři jádry. Vícejádrové procesory totiž zvýší výkon vaší aplikace. Výkonné procesory Snapdragon od Qualcommu a výkonný operační systém ThunderSoft tvoří pevný základ pro moduly, které najdou uplatnění v aplikacích náročných na výpočetní výkon. Společnost Renesas vytvořila stránku, která se věnuje aplikacím s mikrokontrolérem RL78. Bez ladících nástrojů nelze vytvořit kvalitní software a o tom dobře ví společnost Segger. Dostáváme se ke cloudovým službám. V počátcích cloudových služeb byl hit nahrnout veškerá data do cloudu. Nyní se trend obrací a díky výkonnějším procesorům se provádí čím dál více výpočtů přímo v koncových zařízeních a do cloudu se přenáší jen výsledky. Na základě dodaných výsledků pak v cloudu probíhá další hloubková analýza vyšší úrovně. Cloud získává oblibu IT profesionálů a Digi International přišel s chytrými řešeními se službou AWS od Amazonu. Embeded zařízení komunikují s uživatelem skrz grafické rozhraní. Vytvoření grafického rozhraní zabere nemalou část vývoje embeded zařízení, a proto St provedl upgrade TouchGFX 4.12 zjednodušil vývoj grafického rozhraní. Vyznat se v embeded světe není jednoduché, ale i přesto jsme se pokusili vytvořit Velký přehled operačních systémů pro embedded zařízení a Velký přehled cloudů pro IoT. 

Texas Instruments představil novou technologii založenou na akustických vlnách (BAW), která je určena ke zlepšení konektivity a komunikační infrastruktury. Ušetří mnoho místa na plošném spoji, zlepší stabilitu přenosu a zvýší odolnost vůči vibracích a rázům. Jedná se o konec hodinových krystalů? 

Více informací na https://vyvoj.hw.cz/soucastky/embedded-systemy

Bezpečnost na prvním místě

Bezpečnost s nárůstem zařízení využívající internet je tématem, které nenechá nikoho chladným. Touto otázkou jsme se zabývali v článcích Secure by design: trend přišel tiše, ale rychle a Secure by Design: třináct přikázání vývojáře IoT. Bezpečnost se řeší přímo v mikroprocesorech. Typickým příkladem jsou procesory řady STM32H7. Bezpečnost IoT pomocí klíčů PUF a TrustZoneje řešení, které používají procesory od NXP Semiconductors, Microchip Technology nebo Maxim Integrated. Ani bezpečný SoC nevyřeší komplexní ochranu aplikace před hrozbami. Vývojáři, ať chtějí nebo ne, musí myslet na bezpečnost ještě dříve, než začnou vybírat součástky. Kdy vystačí s továrním řešením a kdy ne? Renesas přináší svůj pohled na šest nejvýznamnějších otázek bezpečnosti návrhu embedded zařízení. Odpovědi na otázky nabízí také veteránům vývoje nebo těm, kteří sami sebe nepovažují za experty v oblasti bezpečnosti. Nabízí cloudovou sadu RX65N, která zjednodušuje připojení koncových zařízení IoT k Amazon Web Services (AWS). Bezpečnost se také týká přenášených dat do cloudu. Microchip Technology ukázala cestu, jak se rychle připojit a odesílat data přímo do cloudu pomocí vývojové desky AC164160. Se společností Google vytvořili řešení, které kombinuje schopnosti zabezpečeného hardwaru společnosti Microchip s jednoduchou datovou strukturou JSON Web Token (JWT). Výsledkem je snadná metoda pro zajištění vzájemné autentizace mezi zařízeními IoT a službou Cloud IoT Core. Specializované služby jako Amazon IoT Core a Amazon FreeRTOS zjednodušují implementaci připojení ke cloudu do koncových zařízení. Tím se tyto zařízení stávají prostředníky mezi cloudem a průmyslovými procesy.

Více informací na https://vyvoj.hw.cz/bezpecnost

5G, LTE, GSMA, LPWAN, LoRa, SigFox

Velkolepí rozmach těchto sítí se nekonal. Největší neznámou je uvedení 5G sítí do reálného provozu. Stav 5G sítí v roce 2019 odpovídá následujícímu nadpisu GSMA předpovídá budoucnost 5G střízlivě, věří 4G. Proto Souboj Wi-Fi a 5G není na pořadu dne. Proč ještě nemáme 5G? Na tuto otázku existuje řada odpovědí. Vedle bobtnajícího standardu, problémů s masivním využíváním pásma nebo zcela odlišných nároků spotřebitelského, průmyslového a dopravního sektoru mají starosti i sami operátoři. Provoz 5G sítí totiž bude potřebovat 5G přístup a umělou inteligenci. Síť 5G má další překážku. Kromě vlastností milimetrových vln, pomalejšího zkoumání masivního MIMO a ekonomických vlivů východu a západu naráží na další bariéru, využití části spektra pro družicové fyzikální měření obsahu vodní páry v ovzduší. Technologie small cells se již poněkolikáté dostává do popředí zájmu operátorů telekomunikačních služeb a vývojářů technologií. Poprvé to bylo v době 3G, podruhé 4G a nyní se objevuje v souvislosti s 5G. Tentokrát se prý opravdu prosadí. Proto jsme se raději věnovali reálným aplikacím, a ne vzdušným zámkům. Vzdálené senzorové aplikace vyžadují levné bezdrátové připojení s dlouhým dosahem a nízkou spotřebou energie. Tyto podmínky více splňuje technologie LoRa, než Bluetooth či Wifi. Proto Syniverse buduje neutrální roamingové centrum LoRaWAN a Microchip nabídl rychlou implementaci technologie LoRaWAN. V pozadí nezůstal ani Farnell, který do svého portfolia zabudoval výrobky Things Networks komunikující přes sít LoRa. Startovací sadu P-NUCLEO-LRWAN2 pro vývoj LoRa aplikací nabídl také STMicroelectronic.

Pořád jsou mezi námi technologie Wi-Fi, LTE i BT Mesh. Tyto technologie tu budou ještě hodně dlouho, jelikož LTE Nb a Cat M mají našlápnuto dosáhnout 2,5 bilionu zařízení na trhu do roku 2025. Pokud se mluví o technologii LoRa musí se zmínit také technologie Sigfox, která ve spolupráci s T-Mobile v Brdech přivolá pomoc. Najdou se i tací, kteří přišli s novou technologií. Příkladem je úsporné a robustní LR-WPAN RIIOT od Radiocrafts.

Více informací na https://vyvoj.hw.cz/wireless

Bluetooth, Zigbee, Thread a další

Tyto technologie tu byly, jsou a budou ještě dlouhý čas. Dochází k nim k vývoji a přizpůsobují se poptávce trhu. Výrobci čipů nabídli multiprotokolové řešení, které umožňuje přepínání mezi komunikačními technologiemi. Důkazem je  Bezdrátový modul RS14100, který zvládne WiFi, Bluetooth, Zigbee i Thread nebo víceprotokolové bezdrátové dvoujádrové mikrokontroléry STM32WB. nRF52811 SoC čip od společnosti Nordic Semiconductor je jedno z prvních zařízení, které podporuje novou specifikaci Bluetooth Core 5.1. Není snadné splnit požadavky na velmi nízkou spotřebu energie a vysoký výkon aplikace s připojením do cloudu. Naštěstí existují hotová řešení, která pomohou rychle postavit prototyp a dostat ho mezi zákazníky. Insight SiP uvádí na trh RF modul ISP1907-LL, který poskytuje vysokorychlostní výpočetní výkon se spotřebou energie asi o 20–50% nižší než u předchozí generace. To vše se ukrývá v modulu o velikosti 8 x 8 x 1 mm, kde je integrována také anténa. 8devices přinesl nový modul Black Bean a dokončil rodinu rádiových (Wifi a Bluetooth) modulů ze série Bean. Kromě rozhraní USB a SDIO má nyní uživatel možnost si zvolit PCIe pro komunikaci s hostitelským procesorem.

Více informací na https://vyvoj.hw.cz/soucastky/rf-wireless

Konektory

Konektory jsou nedílnou součástí každého elektronického systému. Bez spolehlivého spojení nelze vytvořit spolehlivý systém. Elektronika se dostává do aplikací, kde se v minulosti vyskytovala jen zřídka. V automobilu je bezpočet elektronických desek, které musí odolat nepříznivému prostředí. Výrobci konektorů reagují na sílící poptávku a představují odolnější konektory. Hirose představil Board to Board konektor, který bez problému pracuje při teplotách 140°C a odolá vysokým vibracím. Společnost Lanxess nabízí odolné plasty pro výkonové kabely, spínače a konektory. Do průmyslového prostředí se hodí konektory značky Lumberg Automation. Společnost Souriau představilo konektory, které dokáží přenášet signál i napájení v jednom konektoru. Pro ploché kabely nabízí společnost Amphenol HPCE konektory pro napájení i komunikaci. Pro klasické elektrorozvody přišla společnost Phoenix Contact se zajímavým instalačním systémem QPD. Nelze opomenout také pouzdra a konektory pro DIN lištu, které přináší společnost Euroclamp. Ve svém portfoliu mají také bezšroubové konektory. Standardní výrobce konektorů Wago představilo rodinu konektorů na 3 způsoby. Svůj sběrnicový systém DINKLE Bus nabízí společnost Dinkle. Ve své nabídce mají také konektory pro průmyslové aplikace. A ten, kdo neví, co hledá, tak pomůže online průvodce od Farnellu.

Více se dozvíte na: https://vyvoj.hw.cz/konektory

Automotive

V oblasti automotive výrobci čipů přichází s konektivitou do aut. Příkladem je Vysokorychlostní Ethernet pro auta od Marvellu. Krok vpřed zaznamenal vývoj okolo 5G sítí. Asociace GSMA a 5GAA se dohodly na spolupráci, která by měla urychlit vývoj a nasazení systémů 5G pro automobily a dopravní infrastrukturu. Spolehlivé napájení v automobilu je výzvou pro všechny vývojáře, proto je vhodné použít referenční napájení od Texas Instruments. Nabíjení baterie pro elektromobily není jednoduchá záležitost. Je nutné volit správné komponenty, které splňují vysoké nároky na proud, potřebný pro rychlé nabití a zároveň musí splňovat certifikaci AEC-Q200.

Více se dozvíte na: https://vyvoj.hw.cz/automotive

Alternativy MLCC

Výrobci elektronických zařízení musí reagovat na nedostatek MLCC kondenzátorů. Naštěstí výrobci součástek hned na nedostatek MLCC kondenzátorů zareagovali a nabídli alternativu.

Letní téma

V létě jsme začali psát o tématech, která se týkala pěstování rostlin. Ať už klasickým způsobem nebo pomocí hydroponie. Důležitým faktorem pro pěstování rostlin je světlo. Ve skleníku lze vytvořit důmyslný systém a obyčejný skleník se stane skleníkem budoucnosti. Pěstování zeleniny lze provádět také v interiéru, kde světlo musíme dodat uměle pomocí LED osvětlení. Po úspěšné úrodě je nutné vše uskladnit a mít vše pod kontrolou.

Rok 2020

I nadále pro Vás budeme přinášet aktuální dění v oblasti elektrotechniky. Výrobci čipů a mikroprocesorů budou pokračovat v miniaturizaci. Téma bezpečnost se bude i nadále rozvíjet, ale nejslabším článkem bude vždy uživatel. Zajímavou oblastí bude automotive, jelikož v poslední době se automobil stává pohyblivou bránou do světa internetu. Dle mého názoru autonomní řízení je utopie, ale do popředí se dostanou nové podpůrné systémy