Os motes da Internet das Coisas

motes

Por enquanto, para se conectar as coisas à internet, é preciso ter um hardware específico dedicado para isso. Algo que possa ser embutido em um produto ou alguma coisa para adicionar um mínimo de inteligência capaz de conectá-la à Internet.

No mundo da Internet das Coisas, podemos nos deparar com alguns termos até então inéditos que dão uma ideia sobre a arquitetura da aplicação. Enquanto isso, os nomes que estamos dando a esses equipamentos que permitem que as coisas entrem na Internet variam entre gateway, tags, beacons, motes, etc.

Sempre podemos conectar qualquer coisa à Internet, basta “pendurar” um PC na coisa e pum! Ela está na Internet. No entanto, imediatamente após fazermos isso, temos a visão de que esse hardware está sobredimensionado e que podemos fazer o mesmo com um computador muito mais simples como uma Raspberry Pi, Beagleboard, ou até mesmo com um Arduino. Fica claro que quanto menos (espaço, peso, custo, consumo de energia, etc) o hardware agregar ao produto, melhor. A bateria dura mais, as dimensões do produto, a matéria prima consumida e o custo de produção podem ser reduzidos consideravelmente. Dessa forma, os preços praticados também são menores.

E por esse motivo, hoje temos uma necessidade imensa de miniaturizar todo e qualquer hardware, computador, placa ou chip. Um exemplo extremo de miniaturização e integração de processadores e circuitos são os System-on-a-Chip, que têm praticamente um computador inteiro com vários periféricos dentro de um único chip.

Finalmente, a busca pelo menor consumo de energia viabiliza gradativamente uma série de novas aplicações com baterias, pilhas ou coleta de energia do meio. O padrão Wi-Fi não foi projetado levando em consideração o consumo de energia dos dispositivos e portanto se fez necessária a criação de um novo padrão, para atender um mercado diferente.

Muitas soluções com Wi-Fi podem ser encontradas pelo público maker, porém muitas vezes elas devem ser conectadas a grandes baterias e processadores externos para o desenvolvimento da aplicação. Veja este artigo de Pedro Minatel sobre algumas dessas placas e soluções.

Hoje quero apresentar-lhes módulos que suportam pelo menos uma das duas tecnologias alternativas emergentes de IoT, especialmente no quesito de comunicação sem fio de baixíssimo consumo:

  • IEEE802.15.4 que é um padrão “parecido” com Wi-Fi, porém muito mais flexível e com menor consumo de energia, que suporta uma série de aplicações, desde sistemas de controle industriais de alta disponibilidade até redes em malha (mesh) extensas – usado em ZigBee, WirelessHART, entre outros;
  • Bluetooth LE (BLE, Bluetooth 4.0, Bluetooth Smart) que “não tem nada a ver” com Bluetooth Classic (com o qual estávamos acostumados até então), que simplifica a vida do usuário e diminui drasticamente o consumo de energia da comunicação. Se você comprou seu telefone celular a partir de 2012, existe uma enorme chance do seu aparelho já ter o suporte a essa tecnologia.

Para se ter uma ideia, os módulos que estamos interessados hoje consomem em média de 5 a 15mA quando recebendo e 4uA quando em stand-by conectado. Em contraste com os módulos Wi-Fi, que em geral consomem pelo menos 50mA quando recebendo e pelo menos 400uA em stand-by conectado.

Os Motes

O objetivo hoje é falar sobre motes. Pelo dicionário britânico Webster, a definição de mote, traduzido ao pé da letra, é: um “montinho de terra, de areia, etc”. Baseado nessa definição eu adapto para o universo IoT como “o menor pedaço de hardware que suporta a Internet”. É basicamente um hardware que você pode customizar e embutir sua aplicação, conectando assim qualquer coisa à Internet e ainda agregando o mínimo de custo possível.

Já existem vários disponíveis comerciais no mercado, no entanto, somente alguns poucos são abertos (open-source). A seguir uma breve descrição de algumas opções disponíveis para hoje.

TelosB / Tmote Sky / Zolertia Z1

TelosB (TPR2400) originalmente com um microcontrolador MSP430, contém um rádio CC2420 (IEEE802.15.4) e antena integrada de 2,4GHz. Com dimensões de 65x31mm, comunica com o computador por USB ou funciona com 2 pilhas alcalinas AA. Diversas variações desse hardware podem ser encontradas, com microcontroladores maiores ou mais sensores integrados.

motes-TelosB
motes-zolertia-z1

OpenMote-CC2538

O OpenMote-CC2538, usa o CC2538, um System-on-Chip que tem um processador programável com core ARM Cortex-M3 e um rádio IEEE802.15.4. Ele foi feito para ser pino a pino compativel com o form factor das placas XBee. Atualmente o OpenMote já suporta os RTOSs Contiki, OpenWSN e FreeRTOS.

motes-OpenMote-CC2538

pinoccio

Com 70x25mm, usa processador ATmega256RFR2 e, portanto, é compatível com Arduino. Tem USB e rádio IEEE802.15.4 e além de antena de 2,4GHz. Vem com uma bateria LiPo recarregável, sensor de temperatura e LED RGB. Tem suporte opcional a Wi-Fi através de uma placa de expansão.

motes-pinoccio

LightBlue Bean

Tem dimensões de 45x20mm com acelerômetro, LED RGB e antena de 2,4GHz integrados. Vem com um rádio CC254x (Bluetooth LE) e um ATMega328. É compatível com Arduíno e já vem com uma bateria CR2032. Acompanha App de controle para Smartphone.

motes-LightBlue-Bean

Existem vários outros motes disponíveis no mercado, além de alguns outros projetos Kickstarter.

No Brasil: momote001

No Brasil, o primeiro mote é o momote001. Ele é baseado no System-on-a-Chip CC2650 que inclui um microcontrolador ARM programável com 20KB de RAM e 128KB de flash, e um rádio que suporta os dois padrões: IEEE802.15.4 e Bluetooth Low Energy (BLE).

Pode ser usado para comunicar diretamente com o celular, para programação e atualização do software. É menor que uma foto 3x4cm, possui antena integrada de 2,4GHz e pode ser alimentado por pilhas alcalinas ou bateria CR2032.

Por ser extremamente eficiente no consumo de energia, dependendo da aplicação, é possível fazer com que a bateria dure vários anos! Seu hardware é completamente open source e todos os arquivos já podem ser consultados neste link, no site do fabricante ou no Github do projeto.

motes-momote001

Muitos Motes ainda serão criados

Dessa forma, concluímos que os motes vieram para ficar e percebe-se de uma vez por todas que a crescente demanda por integração, miniaturização e eficiência faz com que os motes sejam, de fato, a plataforma que vai possibilitar com que tudo seja conectado em breve. Enquanto isso estamos aguardando ansiosamente para ver o que o futuro guarda para a comunidade maker e para o mundo IoT!

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Engenheiro Eletricista pelo INATEL em 2009, fundador do projeto momote, tem mais de 10 anos de experiência com desenvolvimento de produtos eletrônicos. Especialmente em hardware e software embarcado aplicado em sistemas de telecomunicações.

Licença Creative Commons Esta obra está licenciada com uma Licença Creative Commons Atribuição-CompartilhaIgual 4.0 Internacional.

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Rafael Luiz Cancian
Rafael Luiz Cancian
29/02/2016 20:31

EposMote – Mote desenvolvido em Florianópolis, pelo LISHA / UFSC
http://epos.lisha.ufsc.br/EPOSMote

Isabel Mendes
Isabel Mendes
28/01/2016 15:30

Obrigada Marco pelos ensinamentos. Quero muito me aventurar no mundo da IoT.

Franklin S.C. Bonfim
Franklin Bonfim
28/01/2016 07:48

Muito bom o artigo!
Deu pra melhorar meu entendimento sobre motes.
Vou buscar mais sobre o tema.

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