Abordagem NO-CODE para desenvolvimento de dispositivos IoT LoRaWAN

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As redes LPWAN (Low Power Wide Area Network) em operação no Brasil, como LoRAWAN, SIGFOX, NB-IOT e LTE-M, estão trazendo oportunidades para o desenvolvimento de diversas aplicações que, anteriormente, estavam “hibernando”, abrindo-se caminho para o desenvolvimento de novos produtos. Os recentes casos de sistemas de medição de consumo de água e gás usando redes LPWAN são uma realidade que levou muitos anos (e muitas POC — Provas de Conceito) para acontecer.

A implantação de uma aplicação baseada na Internet das Coisas (IoT) sempre envolve três áreas: o dispositivo, a conectividade e o software de aplicação. Isso significa juntar competências diferentes em prol do desenvolvimento dos sistemas IoT: embarcados, telecomunicações e DevSecOps.

Apesar de as redes LPWAN já estarem instaladas, a sua cobertura é sempre um tema que demanda atenção dos desenvolvedores, gerando discussões técnicas sobre propagação e potência irradiada, por exemplo, temas que exigem dos profissionais envolvidos bons conhecimentos em telecomunicações.

Existem diversos dispositivos IoT disponíveis no mercado mundial. No entanto, novas ideias, em geral, exigem implementação de funcionalidades ainda não existentes, e então, o ciclo hardware + firmware entra em ação.

A maioria das aplicações tem usado módulos de comunicação LPWAN, o que permite acelerar a implantação e diminuir o risco de falha em áreas um pouco mais complexas, como RF, pilha  de protocolo, certificação no operador da rede e certificação ANATEL. 

Um aspecto importante do uso de módulos é que eles podem ser pensados como uma “caixa-preta” que já foi testada. Portanto, em um ciclo de debug é um ponto “não-obscuro” e fora do alcance dos efeitos colaterais de novos bugs. O uso de um microcontrolador de aplicação; permite isolar os bugs e não interfere na operação da  pilha de protocolo LPWAN. No entanto, agrega custo que, às vezes, é indesejável no desenvolvimento do projeto.

Para reduzir custos, uma opção seria embutir a aplicação no microcontrolador do módulo, o que exige “conviver” com a pilha LPWAN e com bugs de efeitos colaterais. Aí começa o “inferno astral” no desenvolvimento destes projetos.

Desenvolvimento de dispositivos IoT LoRaWAN® com Comandos AT

Pensando nisso, e com o propósito de facilitar o desenvolvimento de novos dispositivos IoT, a SMART Modular Technologies desenvolveu, uma nova ideia: COMANDOS AT ORIENTADOS À  APLICAÇÃO

Para uma gama de aplicações, o desenvolvedor não necessita utilizar um microcontrolador adicional, bastando “parametrizar” a aplicação usando comandos AT. Essa parametrização fica gravada, portanto, sempre que o módulo for ligado ou reiniciado,  ele operará da forma prevista, pois esta informação ficará armazenada em sua estrutura.

Aqui consideramos o uso do módulo SMW-SX1262M0 da SMART Modular Technologies (figura 1). Esse módulo está baseado no transceptor SX2162 da Semtech e no microcontrolador STM32G071 da STMicroelectronics. O desenvolvedor tem à sua disposição 6 GPIOs, um deles sendo uma entrada analógica. Também está disponível um canal serial assíncrono; para comunicação com o módulo, o que é feito por meio do protocolo de comandos AT ORIENTADOS À APLICAÇÃO.

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Figura 1 – Diagrama em blocos do módulo SMW-SX1262M0 da SMART Modular Technologies.

O uso dos COMANDOS AT ORIENTADOS À APLICAÇÃO permite implementar diversos casos de uso, sem a necessidade de usar uma linguagem de programação, razão pela qual chamamos essa abordagem de NO CODE.

A Tabela 1 apresenta a lista dos COMANDOS AT ORIENTADOS À APLICAÇÃO, que estão divididos em dois grupos: configuração não-volátil e uso dos pinos de I/O.

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Tabela 1: Comandos AT e descrição

Por exemplo, o comando GTIME é responsável pela rotina de varredura por todos os GPIO, implementando a dinâmica da aplicação. A Figura 2 mostra os detalhes desse comando.

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Figura 2: Comando AT GTIME

No caso da implementação em redes LoRaWAN®, utilizou-se o conceito de canais (Ports)  do protocolo, gerando um payload para cada um, conforme apresentado na Tabela 2.

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Tabela 2: Canais e Funções

Como exemplo, consideramos a implementação de um Botão de Acionamento Remoto, ou Botão IoT. A Figura 3 mostra todo o hardware necessário para a implementação desta funcionalidade e como se dá a operação.

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Figura 3: Exemplo de um Botão IoT

Para isso acontecer, os seguintes comandos AT foram enviados ao módulo:

  1. ATZ
  2. AT+GPIO=3:S
  3. AT+TEXT=D:75AD-L:AD321B2
  4. AT+SAVE

A configuração pode ser realizada, em tempo de produção, usando um computador e um conversor USB serial padrão.

Em breve, promoveremos um “webinar”; mostrando esse e outros exemplos práticos, que podem alavancar os novos projetos de IoT, dando maior flexibilidade aos desenvolvedores. Não perca essa instigante apresentação. Esperamos vocês!

Para mais informações, entre em contato conosco pelo e-mail:  iot.br@smartm.com

Confira mais detalhes sobre os módulos LPWAN da Smart Modular: https://smartmodular.com.br/iot/

Sobre a SMART Modular Technologies

A SMART Modular Technologies é uma empresa SMART Global Holdings, Inc. No Brasil, a SMART desenvolve e fabrica circuitos integrados, módulos de memória para computadores pessoais e servidores, SSDs, módulos de conectividade IoT e dispositivos IoT.

(*) Este post foi patrocinado pela SMART Modular Technologies.

A SMART Modular Technologies é uma empresa SMART Global Holdings, Inc. No Brasil, a SMART desenvolve e fabrica circuitos integrados, módulos de memória para computadores pessoais e servidores, SSDs, módulos de conectividade IoT e dispositivos IoT.

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Carlos
Carlos
18/08/2021 12:44

Interessante a aplicação e o desenvolvimento!

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