Ensemble, SparkFun et Digi accélèrent le développement et le déploiement LoRaWAN

Pour concevoir des applications de capteurs distribués et alimentés par batterie qui reposent sur la transmission de petites quantités de données sur de longues distances, il faut des composants ultrabasse consommation, une fiabilité dans les environnements non contrôlés et une architecture relativement simple et évolutive. Cela fait de LoRaWAN (réseau étendu longue portée) un choix de premier plan pour les applications comme les bâtiments intelligents, les environnements de campus, le commerce de détail et la surveillance industrielle.

Les applications LoRaWAN affichent une portée de plusieurs kilomètres, une autonomie de batterie de plusieurs années et une bonne rentabilité. Sans avoir besoin de service cellulaire, de Wi-Fi ou de routage maillé, les communications LoRaWAN peuvent couvrir des exploitations agricoles ou des usines à partir d'une seule passerelle.

Formalisé en tant que couche MAC libre et architecture réseau en 2015 sous l'égide de la LoRa Alliance, LoRaWAN constitue une architecture et un protocole réseau sans fil basse consommation ouverts pouvant surpasser les alternatives — IoT cellulaire, Wi-Fi, BLE, Zigbee, Thread et radios sub-GHz propriétaires — en termes d'évolutivité, de simplicité et d'interopérabilité.

Une alliance entre Digi et SparkFun promet d'accélérer le parcours du concept au déploiement. L'alliance intègre la plateforme IoT périphérie-cloud X-ON de Digi et du matériel de SparkFun, ainsi que des microcontrôleurs Raspberry Pi.

Plus précisément, les concepteurs peuvent tirer parti de la carte de développement de nœud IoT 26060 de SparkFun (Figure 1), qui intègre un module émetteur-récepteur sans fil Digi XBee LR et le puissant Raspberry Pi 2350A.

Figure 1 : Le nœud IoT 26060 de SparkFun intègre un émetteur-récepteur Digi XBee pour la connectivité avec la plateforme cloud X-ON de Digi. (Source de l'image : SparkFun)

Le module se connecte automatiquement à la plateforme IoT cloud Digi X-ON via une passerelle HX15 de Digi pour LoRaWAN (Figure 2). La passerelle est disponible séparément ou dans le kit Digi X-ON 27213 de SparkFun (édition Amérique du Nord).

Figure 2 : La passerelle HX15 de Digi fournit l'interface de données entre les capteurs LoRaWAN et, via Ethernet ou LTE en option, la plateforme cloud Digi X-ON. (Source de l'image : Digi International)

L'écosystème Qwiic Connect de SparkFun simplifie l'expansion matérielle grâce à une bibliothèque croissante de plus de 100 capteurs, actionneurs et écrans plug-and-play, tous connectés via une interface I²C commune et un connecteur JST à 4 broches standardisé. Le nœud IoT de SparkFun inclut un micrologiciel pré-conçu qui détecte automatiquement les capteurs Qwiic de SparkFun connectés et commence à diffuser des données via LoRaWAN à l'aide du module Digi XBee LR, qui se connecte à la passerelle HX15 pour transmettre les données à la plateforme cloud Digi X-ON via Ethernet ou LTE en option. Digi X-ON fournit une transmission cryptée de la passerelle au cloud, des contrôles d'accès utilisateur sécurisés et des métadonnées au niveau du dispositif.

Pour les concepteurs, aucune configuration de passerelle / aucun enregistrement LoRaWAN n'est requis. Ils peuvent tirer parti de l'intégration de capteurs sans configuration et des flux de données compatibles avec le cloud entre le nœud et le cloud sans provisionnement utilisateur, codage ou broker MQTT. Cela permet de procéder rapidement au prototypage, aux démonstrations de faisabilité ou aux déploiements avec peu ou pas d'expertise LoRa ou cloud.

Les concepteurs peuvent affiner les fréquences d'échantillonnage, ajouter la prise en charge de capteurs Qwiic supplémentaires ou ajuster le formatage de la charge utile sans partir de zéro. La plateforme Digi X-ON offre une vue centralisée de chaque nœud déployé, avec suivi du temps de fonctionnement, du niveau de batterie, de la qualité du signal et de l'historique des connexions, autant d'indicateurs essentiels pour le dépannage et l'amélioration des réseaux de capteurs distribués.

Flexibilité du flux de travail

Le RP2350 offre aux concepteurs de produits une flexibilité de flux de travail unique, permettant le développement d'applications pour Arduino, MicroPython et C/C++ à l'aide du SDK Pico. Grâce à la prise en charge de ces trois environnements, le nœud IoT de SparkFun offre choix et flexibilité aux concepteurs, en leur permettant de choisir des flux de travail correspondant à leur expertise, de la création de scripts par glisser-déposer en Python au code C optimisé avec accélération matérielle.

Les concepteurs peuvent rapidement prototyper des applications en MicroPython, en testant des capteurs compatibles Qwiic ou en ajustant les intervalles d'échantillonnage dans des environnements en temps réel. À mesure de l'avancement des projets, ils peuvent passer facilement à Arduino ou à C++ pour optimiser la consommation d'énergie, l'utilisation de la mémoire ou les performances E/S. SparkFun propose des images MicroPython pré-conçues spécialement adaptées au module IoT de SparkFun.

Dès qu'un dispositif IoT commence à envoyer des données, la plateforme X-ON fournit un tableau de bord permettant de surveiller les relevés des capteurs, de vérifier l'état du dispositif et même de procéder à des mises à jour du micrologiciel à distance. Les concepteurs de produits peuvent continuer à améliorer leurs conceptions sans jamais avoir besoin d'accéder physiquement aux dispositifs.

Cette collaboration offre une solution idéale pour tester des applications sur le terrain ou pour étendre un projet pilote de systèmes de capteurs distribués et alimentés par batterie. La conception robuste de la passerelle HX15, l'architecture cloud sécurisée de Digi X-ON et la pile micrologicielle avec provisionnement automatique permettent de passer plus facilement du laboratoire au terrain. Les concepteurs peuvent piloter des applications dans des conditions réelles avec de vraies données de capteurs, puis les adapter en reproduisant simplement les configurations du nœud et de la passerelle sans avoir à recommencer l'intégration du micrologiciel ou du cloud.

La combinaison du module IoT basé sur le RP2350 de SparkFun, de la plateforme X-ON de Digi et de l'écosystème flexible de microcontrôleurs de Raspberry Pi offre un parcours simplifié unique du prototype au déploiement. Qu'il s'agisse de tester un nouveau capteur, de valider la portée de LoRaWAN ou d'optimiser la consommation d'énergie, cette combinaison permet l'expérimentation et la rigueur d'une conception prête pour la production.

Grâce au matériel ouvert et à la connectivité normalisée, les concepteurs peuvent compter sur l'adaptabilité et la longévité à mesure que leurs projets IoT progressent et évoluent. Les applications développées avec cette plateforme offrent davantage de portabilité et de flexibilité à mesure que les exigences des projets évoluent.

Conclusion

Le module IoT et l'écosystème Qwiic Connect de SparkFun, la plateforme cloud sécurisée Digi X-ON et la polyvalence de développement de Raspberry Pi garantissent un parcours robuste et sans heurts du concept au déploiement pour les applications de capteurs distribués. En réduisant les obstacles liés à la configuration, en simplifiant l'intégration et en fournissant une gestion centralisée des dispositifs, cette solution permet aux concepteurs d'innover rapidement, d'itérer efficacement et d'évoluer en toute confiance, qu'il s'agisse de prototypes ou de déploiements à grande échelle sur le terrain.