Если вам необходимо собрать проект IoT и вы сталкиваетесь с выбором аппаратной платформы для стороны клиента, существует широкий выбор плат и решений для построения эффективной и недорогой системы с использованием готовых модулей. 

Давайте рассмотрим некоторые из доступных решений для плат микроконтроллеров и микрокомпьютеров, которые в настоящее время довольно распространены и доступны на различных рынках. Помните, что микрокомпьютеры используют операционные системы, а микроконтроллеры используют микропрограмму на C или другой язык, скомпилированный кодом процессора.

Что такое микроконтроллер?

Микроконтроллер - это микрочип или плата с микрочипом для решения клиентских частей IoT-проектов. Обычно вы можете программировать микроконтроллеры с помощью языка программирования высокого уровня, такого как C, C ++, Python и т.д. Некоторые проекты в IoT проще всего решить на микроконтроллерах. Они поддерживают множество стандартов ввода и вывода, работают с меньшим энергопотреблением и стоят дешевле по сравнению с микрокомпьютерами. Недостатком является меньшая вычислительная мощность и отсутствие операционной системы по умолчанию. Наиболее популярными микроконтроллерами являются Atmel, STM, ESP (или, например, платы Arduino), ESP8266, ESP32 и т.д.

Что такое микрокомпьютер?

Микрокомпьютер обычно представляет собой систему на чипе, включая классическую архитектуру фон Неймана с центральным процессором, видеокартой, оперативной памятью, сетями WiFI / Bluetooth и портами ввода-вывода. Современные микрокомпьютеры используют такие операционные системы, как Linux и Windows. Как правило, микрокомпьютеры имеют большую вычислительную мощность, чем микроконтроллеры, видеовыход на HDMI, высокоскоростной Wi-Fi и Bluetooth, подключение к картам флэш-памяти и M.2 и т.д. Недостатком микрокомпьютеров является более высокая цена и более высокое энергопотребление по сравнению с микроконтроллерами. Микрокомпьютеры используются в проектах IoT, если вам необходимо выполнять задачи высокого уровня, включая потоковое видео, сложные информационные системы, мини-серверы и т.д.

Как выбрать IoT контроллер для вашего проекта.

Как правильно выбрать аппаратное обеспечение для построения вашего IoT-решения? Это решение в первую очередь зависит от размера задач, которые должны быть выполнены на стороне клиента.

В любом случае вам необходимо сосредоточиться на лучшем качестве и дешевом решении для построения клиентской части. В настоящее время на рынке представлены довольно мощные микропроцессорные платы, которые можно легко интегрировать даже с протоколами Bluetooth и WiFi плюс HTTP.

Эти решения могут варьироваться в цене от нескольких долларов за контроллер до 35 долларов (или 50 долларов за версию с 4 ГБ памяти) на электронную плату.

ESP8266

Наиболее доступным и интересным решением является ESP8266.

Это миниатюрный WiFi-модуль на основе чипа ESP8266 со встроенным стеком протоколов TCP/IP и командами управления AT. Чип предназначен для использования в интеллектуальных розетках, ячеистых сетях, IP-камерах, беспроводных датчиках, носимой электронике и т.д.

Этот модуль поддерживает Wi-Fi-протоколы 802.11 b / g / n, Wi-Fi Direct (P2P), программную точку доступа, SDIO 2.0, SPI, UART, STBC, 1x1 MIMO, 2x1 MIMO с потреблением в режиме ожидания до 1,0 мВт (DTIM3) и имеет размеры 24,5х14 мм.

Контроллер ESP8266

Плата успешно работает как клиент Wi-Fi, может работать как Soft-AP, и вы можете построить TCP-сервер на модуле для приема и отправки данных или TCP-клиент.

Arduino

Самая популярная платформа DIY для Интернета вещей.

Существует много типов плат Arduino, и особым преимуществом является набор различных щитов расширения с датчиками, интерфейсами, реле управления и самым широким спектром дополнительных устройств.

Arduino Mega 2560 - одна из лучших плат микроконтроллеров от Arduino, основанная на мощном чипе ATmega2560 (16 МГц). Она имеет 54 цифровых входа / выхода, 14 из которых могут работать в режиме ШИМ, 16 аналоговых входов, 4 аппаратных последовательных порта UART для связи с компьютером и другими устройствами, разъем USB и разъем внешнего питания.

 Контроллер Arduino

Еще одним преимуществом этого решения является бесплатная Arduino IDE, с помощью которой вы можете писать микропрограммы контроллера на языке Си.

Кроме того, он имеет огромное количество наращиваемых плат расширения (GSM, GPS, PID контроллеры, датчики и т. Д.).

STM

Если вам нужно более мощное решение, чем Arduino, вы можете использовать STM - семейство микроконтроллеров с низким энергопотреблением. Например, плата разработки STM32 Nucleo может подключать экраны от Arduino. Плата выполнена на 32-битном ARM микроконтроллере STM32F411. Nucleo - это семейство плат, поддерживающих среду онлайн-разработки mbed. 

Контроллер STM32

Эта специальная плата состоит из ядра контроллера Cortex-M4 100 МГц, 512 КБ памяти программ, памяти данных 128 КБ и встроенного программатора.

ESP32

ESP32 - это отличный микроконтроллер с двухъядерным 32-разрядным процессором, тактовой частотой 160 или 240 МГц и производительностью до 600 DMIPS.

Этот микроконтроллер имеет поддержку двухрежимного Bluetooth: «классический» и BLE, скорость Wi-Fi: 802.11 b/g/n до 150 Мбит/с, поддержка режима Wi-Fi: клиент, точка доступа, Wi-Fi Direct с минимальной чувствительностью составляет -98 дБм, и широкий диапазон рабочих температур: -40 ° C ... + 125 ° C, при котором потребляемая мощность цепи может упасть до 5 мКа (режим глубокого сна).

Mongoose OS - это операционная система для плат микроконтроллеров, которая программируется на JavaScript или C. Это рекомендуемая платформа для систем Espressif, AWS IoT и Google Cloud IoT.

Очень интересное решение на основе ESP32 - плата M5Stack, которую можно наращивать в стеке. Это позволяет создать очень интересное приложение с соединениями GSM / Интернет, дисплеями, блоком питания и т.д. Оно работает как платы расширения Arduino, но разработано специально для ESP32.

Asus Tinker Board S (TINKER BOARD S / 2G / 16G)

ASUS Tinker Board - высокопроизводительный одноплатный компьютер от мирового бренда. Построенный на основе мощного 4-ядерного Rockchip RK3288 с ядрами Cortex-A17, он имеет графику Mali-T764. Плата Tinker оснащена 2 ГБ оперативной памяти LPDDR3, гигабитным Ethernet, встроенным WiFi и Bluetooth 4.0. Плата поддерживает аппаратное ускорение при воспроизведении видео в форматах H.264 и H.265 и имеет аудиокодек HD Audio с поддержкой форматов до 192 кГц / 24 бита.

Благодаря своим превосходным функциям ASUS Tinker Board может решать многие задачи: стать высококлассным медиацентром, игровым автоматом, домашним сервером, а также незаменимым помощником миниатюры в промышленных и развлекательных приложениях.

Плата Asus Thinker

Raspberry Pi 

Raspberry Pi 3 Model B + - это микрокомпьютер от Raspberry Pi Foundation, который работает на основе обновленного 4-ядерного 64-разрядного SoC Broadcom BCM2837B0 и увеличенной тактовой частотой 1,4 ГГц. Беспроводной модуль также получил обновления: Wi-Fi стал двухдиапазонным стандартом IEEE 802.11ac и Bluetooth 4.2 BLE. Новая «малина» имеет Gigabit Ethernet, работающий через шину USB 2.0, которая обеспечит скорость передачи данных до 300 Мбит/с. В первом сохранен объем оперативной памяти - 1 ГБ ОЗУ, форм-фактор и расположение всех портов, что обеспечивает совместимость с большинством существующих аксессуаров. Raspberry Pi 3 Model B +, как и его предшественники, отличается высоким уровнем надежности, простотой настройки, огромным сообществом и высочайшим качеством исполнения.

Компьютер с размером кредитной карты стал еще меньше в версии Raspberry Pi Zero V1.3 и все еще является платой, которую вы знаете и любите, но с уменьшенным размером до 65 мм в длину и 30 мм в ширину и по очень привлекательной цене. Raspberry Pi Zero идеально подходит для создания встроенного онлайн-проекта Things (IoT). На плате Pi Zero V1.3 основные мини-разъемы и непаянные выводы GPIO расположены компактно, что позволяет использовать только то, что требуется для вашего проекта. В обновленной версии (1.3) добавлен CSI-разъем для подключения пи-видеокамер

Но это еще не все.

Недавно вышла микрокомпьютерная плата Raspberry Pi 4 с питанием USB-C, 4 ГБ памяти, возможностью подключения дисков M.2, мощным процессором, двумя micro HDMI, выводом изображения на два монитора 4K, двумя USB 3 и Гигабитный Ethernet.

Версия с 1 ГБ памяти стоит 35 долларов, а версия с 4 ГБ памяти - 55 долларов. 

Raspberry Pi 4, самый большой микрокомпьютер

Это фантастическая возможность использовать Linux, Android или другую операционную систему и заменить настольный компьютер или медиацентр.