Základní jednotky
Last updated
Last updated
Základní jednotka je samostatně fungující plnohodnotý kus hardware, který je schopný připojení do cloudu a autonomní funkce. Základní jednotky mají programovatelné vstupy a výstupy, nejrůznější sběrnice a rozhraní a po napojení jednotek na cloud slouží jednotky jako IoT prvky. V závislosti na na konkrétním typu jednotky se liší druh (ethernet, GSM, 6LoWPAN).
Základní jednotka slouží jako řídicí komponenta chytrého zařízení. Většinou je označována názvem IODA a podle typu jednotky se k názvu přidávají další znaky (např. nebo ).
Existují následující základní jednotky:
Všechny základní jednotky technicky vycházejí ze stejné myšlenky a proto se dá mluvit o společném blokovém schématu pro všechny základní jednotky. Každé zařízení obsahuje řídicí mikrokontrolér, napájecí obvody, komunikační sběrnice, vstupně výstupní piny atp. Konkrétní realizace a typy elektronických komponent však závisí na typu základní jednotky. Na uvedeném obrázku jsou patrné všechny základní bloky jednotek. V podkapitolách níže jsou jednotlivé body rozebrány podrobněji.
Každý elektronický systém vyžaduje ke své funkci napájení a proto i základní jednotky mají blok starající se o napájení. Zdrojem napájení mohou být obecně nejrůznější adaptéry, energie z USB portu, baterie nebo napájené dodávané po ethernetovém kabelu (PoE).
Každá jednotka má své specifické možnosti napájení a detailní popis napájení je popsán v příslušné kapitole u každé základní jednotky. Možnosti se liší nejen v množství i typech napájecích vstupů, ale i v mezních rozsazích provozních napětí.
Mikrokontrolér založený na ARM architektuře je mozkem celého zařízení, vykonává uživatelský program a řídí celé zařízení. Obsahuje interní paměť FLASH pro program, interní paměť RAM pro data, vstupy a výstupy, sběrnice a připojují se k němu všechny ostatní periferie.
Každá základní jednotka je zpravidla osazena několika tlačítky a signalizačními LED diodami. Jejich účelem je usnadnit ovládaní jednotek a jednoduše vizualizovat vnitřní stavy zařízení. Fyzické umístění tlačítek a LED diod může být odlišné pro jednotlivé základní jednotky.
#TODO
Část periferií mikrokontroléru je vyhrazena na obsluhu dalších obvodů na desce základní jednotky (externí FLASH paměť, vodiče obvodů ethernetu atp.), další část je dostupná uživateli na konektorech X a Y a část nemusí být ani z mikrokontroléru vyvedena. Podrobnější popis vývodů lze nalézt v popisu každé základní jednotky nebo níže v části .
Všechny jednotky mají v základu User a Reset tlačítko. Tlačítko Reset slouží k hardwarovému restartu mikrokontroléru jednotky a hodí se zejména při vývoji. Po jeho stisku základní jednotka přeruší veškeré operace a řídicí program mikrokontroléru se začne vykonávat znovu od začátku. Tlačítko User se hodí pro napojení na libovolnou v programu definovanou funkcionalitu (vykonání něčeho po stisku tlačítka). Během startu základních jednotek slouží User tlačítko pro vstup do .
Jak již bylo naznačeno v části o , základní jednotky disponují množinou vstupů a výstupů. Obecně můžeme mluvit o signálových vstupech/výstupech a o napájecích vývodech. Signálové vstupy a výstupy jsou typicky vyvedeny přímo z mikrokontroléru a zahrnují nejrůznější sběrnice (UART, I2C, SPI, ...), AD či DA převodníky, PWM výstupy, obecné GPIO (General-purpose input/output) atp. Na tyto piny uživatel připojuje další aplikačně specifické obvody (akční členy, senzory, jiné jednotky, atp.). Napájecí vývody umožňují vyvést interní napájecí větvě i mimo základní jednotku (3V3, VBUS) případně skrze ně základní jednotku napájet.
Základní jednotky disponují X a Y konektory, na které jsou popsané signály vyvedeny. Více o vlastnostech a použití v části .
Rozhraním SWD (Serial Wire Debug) je vybavena každá základní jednotka a hodí se při vývoji na zařízení. Přes SWD rozhraní je možné do základních jednotek nahrávat zkompilovaný firmware nebo debugovat běžící program. Více informací o možnostech programování je v článku o .
Pro připojení základní jednotky do cloudu se používají (ethernet, GSM, 6LoWPAN) a každá z nich vyžaduje další specifické hardwarové komponenty. Z tohoto důvodu je v blokovém schématu uvedena komponenta Konektivita do internetu (#TODO přejmenovat na ang. výraz) a její implementace se odvíjí od typu jednotky.
V současné době disponujeme dvěma typy základních jednotek a to typem s ethernetovým připojením a volitelnou GSM a/nebo 6LoWPAN konektivitou a nízkopříkonovým typem výhradně s 6LoWPAN připojením.
