Pourquoi IoT Gateway est essentiel dans vos projets IoT ?
L'élément matériel le plus critique dont vous avez besoin pour votre projet IoT est le dispositif de passerelle intelligente, car il s'agit du hub centralisé qui relie les nœuds d'extrémité (capteurs intelligents et divers appareils) vers le cloud. Ces appareils permettent un flux de données bidirectionnel entre les deux côtés, réalisant conversion de protocole entre le réseau de détection et le réseau de communication traditionnel.
Passerelles intelligentes créer également une couche de sécurité supplémentaire pour le réseau IoT en fournissant des capacités de cryptage, de pare-feu et de détection d'anomalies, ce qui est important pour le appareils connectés à Internet et le système IoT dans son ensemble.
Avant d'envoyer les données vers le cloud, une passerelle IoT effectue également informatique de pointe, qui consiste à agréger, filtrer, regrouper et résumer les données. Ce traitement réduit le flux de données vers le cloud, améliore le temps de réponse vers les nœuds finaux et réduit les coûts de transmission des données.
Vous pouvez acheter une passerelle prête à l'emploi pour votre projet, mais cela peut avoir ses limites ou son prix élevé. Une option moins coûteuse serait de créer votre passerelle IoT, et je vais vous montrer comment en créer une à l'aide de quelques kits de développement comme des ordinateurs monocarte, système sur modules, modules sans fil, etc.
En fin de compte, vous devriez être en mesure de décider si vous souhaitez acheter ou construire cet appareil pour votre entreprise à partir de ma recommandation. Allons-y directement !
Kits de développement de passerelle IoT que vous pourriez envisager
Vous pouvez construire une passerelle IoT en utilisant un ordinateur monocarte, une carte de développement de microcontrôleur ou un système sur module. Les deux derniers nécessitent modules sans fil pour se connecter aux nœuds finaux et aux serveurs réseau pour devenir de véritables passerelles. Examinons chacune de ces options pour analyser leurs forces et leurs inconvénients.
Ordinateur à carte unique (SBC)
L'ordinateur monocarte le plus courant sur le marché est la gamme Raspberry Pi, mais il existe d'autres variétés comme le BeagleBone et le Nano Pi. Ces ordinateurs peuvent exécuter un système d'exploitation et disposer de certaines interfaces de connectivité telles que des ports BLE, Wi-Fi (2.4 et 5 GHz) et Ethernet Gigabit.
Le Raspberry Pi est-il une passerelle IoT ?
Il vous suffit d'installer un système d'exploitation sur cet ordinateur (généralement basé sur Linux), de le lier au cloud, puis d'utiliser des protocoles comme MQTT, CoAP ou HTTP pour envoyer les données des capteurs ou des appareils intelligents (nœuds finaux) vers le cloud.
Logiciel d'application comme Node-RED et assistant à domicile peut vous aider à contrôler ces nœuds finaux en créant des routines ou des règles qui utilisent les entrées des capteurs pour contrôler les actionneurs, les lumières et d'autres appareils.
Bien qu’ils soient compacts, abordables et économes en énergie, ces ordinateurs présentent certaines lacunes.
Le principal problème est la connectivité limitée. Supposons que vous souhaitiez créer une passerelle IoT pour un système nécessitant une connectivité sans fil LoRaWAN aux nœuds finaux et au cloud. Vous ne pouvez pas utiliser votre ordinateur Raspberry Pi tel quel ; tu as besoin d'un Module sans fil LoRaWAN.
Mais j'ai réussi à trouver une solution de contournement en utilisant le Dusun Pi DSGW-230, qui possède Zigbee, Matter, OpenThread, Bluetooth (5.2), Z-Wave, WiFi (2.4G et 5G), LTE et deux ports Ethernet Gigabit. C'est quelque chose qui vaut la peine d'être vérifié.
Cartes de développement de microcontrôleurs avec modules sans fil
Vous ne pouvez utiliser qu'Arduino et d'autres cartes de développement de microcontrôleurs pour créer des passerelles pour les petits environnements IoT, car elles sont nettement moins puissantes que les SBC et n'exécutent pas de systèmes d'exploitation. De plus, ces cartes nécessitent des modules sans fil pour démarrer. Ainsi, même si le système IoT fonctionne sur BLE ou Wi-Fi, vous devez quand même effectuer quelques soudures avant de commencer.
Ces cartes de développement sont plus adaptées aux nœuds finaux du système IoT. Par exemple, vous pouvez interfacer un Arduino UNO à un DHT11 capteur de température et d'humidité, puis utilisez la carte pour envoyer les données d'humidité et de température d'une serre ou d'une ferme intérieure à un Passerelle basée sur SBC, qui le télécharge ensuite sur le cloud.
SoM avec modules sans fil
Vous pourriez être confus lorsque vous voyez des SOM (Système sur modules) et les SBC sont distincts dans cette catégorisation car ils présentent certaines similitudes. Par exemple, les deux peuvent exécuter des systèmes d’exploitation et disposer de SoC basés sur RISC (généralement ARM).
Mais les deux sont différents. Un SoM est comme la section centrale d'un SBC, ce qui signifie qu'il ne contient que le chipset et les fonctions principales d'un SBC. D'un autre côté, un ordinateur monocarte possède des périphériques d'E/S, des interfaces périphériques, une mémoire plus grande, de multiples options de connectivité et plusieurs autres fonctionnalités nécessaires au développement de systèmes embarqués..
Vous aurez donc probablement besoin de modules sans fil supplémentaires comme LoRaWAN, ZigBee, Z-wave pour étendre les capacités du SOM.
La beauté de ces modules est qu'ils vous permettent en quelque sorte de construisez votre passerelle à partir de zéro.
Par exemple, si vous êtes un concepteur de matériel, au lieu de développer l'intégralité du circuit de passerelle IoT à partir de zéro, vous pouvez incorporer un SoM puis ajouter les modules sans fil requis pour votre système IoT. Cette option vous permet également d'économiser le délai de livraison de votre Fabricant et assembleur de PCB.
Matériel de passerelle programmable
Ces passerelles programmables limite étroitement l'option d'achat d'une solution de passerelle complète, mais vous devez toujours construire l'appareil, mais du côté logiciel. Les passerelles programmables réduisent considérablement les délais de mise sur le marché et sont plus puissantes que les SBC car elles sont spécialement conçues pour cette application.
Mais ils peuvent être coûteux et si vous êtes un amateur de matériel informatique, cette option ne vous donnera pas la satisfaction de créer votre propre solution de passerelle IoT personnalisée.
Ma façon préférée de créer une passerelle IoT
Je suis passionné par le matériel informatique, je préfère donc l'option SOM avec modules sans fil. Cela équivaut à construire le circuit à partir de zéro avec un délai de réalisation nettement plus court. Le Dusun Pi l’option est juste derrière.
Meilleure conception de référence de passerelle IoT
Si vous construisez une passerelle IoT, voici un schéma de conception de référence que vous pouvez utiliser pour le circuit.
La carte peut avoir d'autres composants tels que des indicateurs LED, des boutons de réinitialisation matérielle et logicielle, des ports USB 2.0, USB Type-C (pour OTG) et des ports HDMI pour la connexion audio et vidéo à un moniteur. Si votre passerelle nécessite une batterie pour les applications hors réseau, incluez sa connexion dans le circuit.
Mais le cœur de la passerelle est le processeur RISC, qui peut être basé sur RISC-V, ARM ou MIPS. Les fabricants typiques de ces processeurs sont MediaTek, NXP et Rockchip.
Les autres composants critiques sont les modules sans fil, que j'ai placés sous un nœud du diagramme. Vous pouvez en inclure autant que vous le souhaitez en utilisant des connexions SPI et UART ou I2C au processeur, mais le module LTE nécessite une liaison UART (Tx et Rx), tandis que le module WiFi nécessite PCIe. Ceux-ci sont séparés dans le schéma pour mettre en évidence leurs connexions au processeur.
Acheter ou construire des passerelles IoT ?
La décision d'acheter ou de construire une passerelle IoT dépend en fin de compte de vos compétences en tant que Développeur IdO. Si vous maîtrisez la conception matérielle, vous pouvez construire l'appareil à partir de zéro (en commençant par la conception du PCB), utiliser des modules sans fil connectés à un SoM ou utiliser un ordinateur monocarte.
Les entreprises souhaitant vendre des solutions IoT peuvent s'engager dans une mise en place B2B avec le fabricant pour fabriquer ces éléments matériels personnalisés et les revendre à leurs clients.
Mais si vous n'êtes pas doué pour concevoir et souder du matériel, vous pouvez acheter une passerelle programmable. Techniquement, cette option n'implique pas la création d'une passerelle, mais la définition d'une passerelle IoT est un appareil physique ou une plate-forme virtuelle qui relie les capteurs, les appareils intelligents et les modules au cloud.
Par conséquent, le développement du logiciel ou des applications IoT fait également partie du processus de construction. Si vous êtes un développeur de logiciels, vous pouvez acheter une passerelle IoT programmable et personnaliser les applications pour votre projet ou vos clients. Cette option réduit considérablement le délai de mise sur le marché, mais peut vous coûter cher en marge bénéficiaire lors de la revente.
La dernière option consiste à acheter une passerelle IoT complète avec le système d’exploitation et les applications installés. Même si vous ne pourrez peut-être pas personnaliser cet appareil, vous pouvez le brancher et l'utiliser directement dans votre entreprise et commencer immédiatement.
Cette option est pratique si vous n'avez pas de compétences en matériel informatique ou en programmation et que vous souhaitez mettre en place rapidement un système IoT, principalement pour votre entreprise, et non pour vendre la technologie personnalisée.
Mot de la fin
J'espère que vous avez trouvé cet article instructif et que vous pourrez utiliser l'un des kits de développement répertoriés ci-dessus pour créer votre passerelle IoT. Il est important de noter que ces méthodes sont idéales pour ceux qui souhaitent créer des passerelles pour leur entreprise ou personnaliser le produit pour leurs clients.
C'est tout pour le moment! Si vous souhaitez partager d'autres kits de développement, veuillez nous le faire savoir dans les commentaires ci-dessous. Et si vous aimez l’article, partagez-le pour toucher davantage de développeurs IoT. Acclamations!
