Das Internet der Dinge

Das IoT (Internet of Things) ist die Verknüpfung von physischer und digitaler Welt. Gewöhnliche mit einem Controller bestückte Alltagsgegenstände verfügen über eine IPv6-Addresse und sind so im Internet präsent. Man kann Informationen über die Dinge des täglichen Lebens per Internet abrufen und einige davon sogar fernsteuern. Elektor hatte die Gelegenheit, mit Experten über die Zukunft des IoT, die technischen Herausforderungen und auch eine mögliche Bedrohung zu diskutieren.

Vor genau einem Jahr haben wir Software vorgestellt, mit der man eine PC-Steuerung für die eigene Bus-Anwendung schnell und bequem verwirklichen konnte. Das „Rapid-Development“-Konzept weiten wir nun auf die Firmware der Mikrocontroller-Knoten aus. Dank der ElektorBus-C-Bibliothek müssen sich Entwickler nicht mehr mit den einzelnen Bits der Bus-Protokolle herumschlagen. Die Bibliothek ist dank eines eigenen Hardware-Layers sogar unabhängig vom benutzten Controller. Das eröffnet interessante Perspektiven, die noch über den Bus hinausgehen.

Konzepte wie IoT (Internet of Things) oder M2M (Machine to Machine) sind in aller Munde. In dieser Folge unserer Arduino-Serie werden die Möglichkeiten der Mobilfunk-Datenkommunikation für eigene Projekte beleuchtet. Zusammen mit der spanischen Telefongesellschaft Telefonica hat der Autor ein GSM-Shield und eine komfortable Library für Arduino-Boards entwickelt. Wir zeigen anhand von einfachen Beispielen, wie man mit wenigen Codezeilen eine Menge erreichen kann.

Sie sind sicher nicht der erste Leser, dessen Projekt am Entwurf einer Platine hakt. Solange Neuentwicklungen auf Steckbrettern oder als „Fliegende Schaltungen” existieren, ist es nicht schwierig, Fehler auszumerzen und Modifizierungen vorzunehmen. Doch der Entwurf einer Platine hat oft ähnlichen Umfang wie die vorangegangene Entwicklungsarbeit. Am Anfang steht die Wahl eines CAD-Programms, beispielsweise Eagle/Cadsoft, DesignSpark oder Altium. Dazu kommt das Heraussuchen der Bibliotheken abhängig von den Komponenten, wobei die Frage zu entscheiden ist, ob das Projekt mit SMDs oder konventionellen Bauelementen aufgebaut werden soll. Müssen Leistungshalbleiter gekühlt werden? Treten hochfrequente Signale auf, die möglichst kurzer Wege bedürfen? Wo sollen eine USB-Buchse oder eine Buchse für die Betriebsspannung platziert werden? Auch solche Fragen warten auf Antworten.

Im Internet werden resistive Touchscreens als Ersatzteile für die Spielekonsole Nintendo DS zu niedrigen Preisen gehandelt. Die Idee, einen Touchscreen in das Zepter-Mikrocontroller-System zu integrieren, bestand von Anfang an. Während der Entwicklungsphase eines Mikrocontroller-Systems gibt es jedoch immer wieder Ideen, die aus unterschiedlichen Gründen vorerst nicht realisiert werden können. So stand auf der Liste der Planungen auch eine Bibliothek, die das Programmieren des Zepter-Systems nach Art des Arduino mit sketch, loop und pins (dynamisch konfigurierbare Portleitungen) möglich macht. Weshalb also nicht zwei Fliegen mit einer Klappe schlagen und den Touchscreen nach Arduino-Manier programmieren?

In vielen Schaltungen mit Mikrocontrollern werden SD-Speicherkarten verwendet. Dementsprechend stehen im Internet viele Programmbibliotheken und zahlreiche Applikationsbeispiele zur Verfügung. In manchen Projekten – etwa für den Modellbau – ist ein SD-Kartenhalter aber einfach nicht kompakt genug. Als Lösung bietet sich hier die wesentlich kleinere MicroSD-Karte an.

Für alle möglichen Embedded-Anwendungen werden Mathematik-Funktionen wie zum Beispiel trigonometrische Funktionen, Quadratwurzeln oder Logarithmen benötigt. Der Autor hat eine kleine Bibliothek im beliebten Basic-Dialekt Bascom geschrieben. Das Quellcode-File kann wie immer kostenlos von der Elektor-Website heruntergeladen werden.

Eine Internet-Anbindung der eigenen Elektronik ist ein mächtiges Feature. Allerdings schrecken viele Entwickler vor der Komplexität dieser Herausforderung zurück. Mit dem „Netzer“ – bestehend aus einer kompakten, bestückt erhältlichen Platine, einer freien Software-Bibliothek und einem sofort einsetzbaren µC-Webserver – kommen dagegen auch Einsteiger zurecht. Und Fortgeschrittene freuen sich an Features wie SPI-Kommunikation, PoE und mehr!

Es gibt tatsächlich auch in der Audiotechnik immer noch Potential für Verbesserung. So können neuerdings Schaltungen für Klasse-D-Verstärker mit weniger hochfrequentem Störpotential aufwarten, obwohl sie auf klassische Ausgangsfilter verzichten.

Das Open-Source-Projekt "Zepter" ist mehr als ein Board mit Mikrocontroller und funktionaler Peripherie, es ist ein System für echtes Rapid Prototyping. So darf sich nur ein System nennen, das außer einem durchdachten Board auch anwenderfreundliche Entwicklungstools und Bibliotheken mitbringt. Basis ist ein leistungsstarker 32-bit-Controller LPC2148 von NXP.