Подключение к облаку с MSP432 Реализация интернета вещей (IoT)

на базе MSP432 & CC3100 WiFi

Вячеслав Прокопий

инженер по применению, КОМПЭЛ

1

май 2015

Что такое интернет вещей (IoT)?

2

Набор различных устройств и технологий, предназначенных для подключения

предметов ежедневного использования к облаку, для сбора информации о

людях, животных, событиях и предоставления расширенных функций

оповещения и управления.

Эволюция интернета вещей (IoT)

Время

Ко

ли

честв

о у

стр

ой

ств

Вещи

Вещи с

подключением

Вещи с интернетом

Интернет вещей

50 миллиардов

устройств к

2020

Нет прямого

выхода в

интернет

Прямая

отправка

данных в

интернет

Устройства

отправляют

данные в

интернет и

друг другу

IoT – Объединение подключений

П Р О Б Л Е М А Ч Т О Н Е О Б Х О Д И М О

Подключение:

Одно решение не может

устраивать всех

Широкий выбор проводных и

беспроводных стандартов

T I П Р Е Д Л АГ АЕ Т

• Low power & long range

• Проприетарные и открытые

стеки и протоколы

• Измерители, безопасность

• Mesh-сеть низкого потребления

• Счетчики и освещение

• Домашняя автоматизация

• Быстрый, LowLatencyEthernet

• Real-time industrial control

• Информационные технологии

• Быстрый – 10Mbps++

• Прямой интернет

• Для дома и предприятий

• Данные по силовым линиям

• Для счетчиков

• Освещение, техника, солнечная

энергетика

• Самое низкое потребление

• Подключение tablet/phone

• Промышленные и

автомобильные системы

2.4GHz IEEE 802.15.4

IEEE P1901.2

Только у TI есть все блоки для IoT

Processors MCUs

Wired &

Wireless

Connectivity

Sensors

Analog

Signal

Chain

Power

Management

Узлы

MCUs

Processors Wired &

Wireless

Connectivity

Multicore

Processors

Analog

Signal

Chain

Power

Management

Analog

Signal

Chain

Power

Management

Шлюз,

Мост или

Роутер

MCU & Wireless: Основные компоненты IoT

6

Система

MCU+RF

MCU как Host MCU как Host с

выполнением

сетевого стека

MCU для обработки

датчиков и

управления

питанием хоста

Архитектура

Пример CC3200

CC2640

CC1300

CC430

MSP432 + CC3100

MSP430 + CC3100

MSP432 + CC2640

MSP + CC2560

MSP + TRF79xx

WL18xx + AM335x +

MSP

Использование

памяти MCU Макс. Мин. Макс. Зависит от задач

MCU Удобство/

Масштаб-ть Мин. Макс. Средне. Макс.

Стоимость MCU $$$ $ $$ Зависит от задач

MCU +

RF

Appl

Stack

MCU

Appl

Stack

RF

MPU

MSP430

ULP

task

Appl

RF

Stack

MSP432 + CC3100

MCU

Appl

RF

Stack

Проблема

разработчиков -

упаковать больше

производительности в

устройства с

ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ДИЛЕММА:

ВЫСОКАЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ИЛИ НИЗКОЕ ПОТРЕБЛЕНИЕ?

7

БОЛЬШЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ

ДЛЯ РАЗРАБОТЧИКОВ НА MSP430™

МЕНЬШЕ ПОТРЕБЛЕНИЯ

ДЛЯ РАЗРАБОТЧИКОВ НА ARM®

БЕЗ КОМПРОМИССОВ

Переход на новый уровень

вычислений и аналоговой

производительности с максимизацией

ультра-низкого потребления MSP430

Уменьшение энергозатрат и увеличение

производительности с самым

низкопотребляющим контроллером на базе

Cortex®-M4F

INTRODUCING MSP432™ MCUs:

LOW-POWER AT ITS BEST; PERFORMANCE AT ITS CORE

8

Получите низкое потребление и высокую

производительность с линейкой

масштабируемых16-битных и 32-битных

контроллеров MSP

MSP432™ MCUs: PERFORMANCE AT ITS CORE

Выбор самого

производительного

ядра ARM®

Cortex®-M4F

Наивысшая оценка

Coremark: 3.41/MHz

Включает

продвинутую

периферию и

инструменты

• Одновременные

чтение и запись

флэш-памяти

• Выполнение кода из

DriverLib в ПЗУ на

200% быстрее чем

из FLASH

• 14-бит 1MSPS ADC

с 13.2ENOB, диф.

вход и 2 оконных

компаратора

9

Самый

экономичный

• Активный режим:

95 мкА на МГц

• Режим сна:

850 нА (с RTC)

• Очки ULPBench:

167.4

Driver Lib in-ROM

128-bit Flash buffer

& pre-fetch

14-bit ADC

8 channel DMA

NVIC with tail-chaining

Peripheral & SRAM memory

bit-band

Independent flash banks

Селективное обновление RAM

Встроенные LDO & DC/DC

MSP432 MCU

DriverLib in-ROM

14-битный ADC

8-канальный DMA

модуль прерываний NVIC

Режим bit-band для периферии и SRAM-памяти

Два банка FLASH

Селективное обновление RAM

Встроенные LDO & DC/DC

128-битный буфер FLASH

предварительной выборки

Широкий диапазон питания:

1.62-3.7V

48MHz ARM®

Cortex®-M4F

• Полный набор ARM команд

• DSP

• FPU

MSP432™ MCUs: LOW-POWER AT ITS BEST

Архитектура,

оптимизированная

для ultra-low-power

Самый

экономичный

в индустрии ARM

Cortex-M4F MCU

48MHz ARM®

Cortex®-M4F

• Full ARM instruction set

• DSP extensions

• FPU engine

Самый

экономичный

• Активный режим:

95 мкА на МГц

• Режим сна:

850 нА (с RTC)

• Очки ULPBench:

167.4

Driver Lib in-ROM

128-bit Flash buffer

& pre-fetch

14-битный ADC

8 channel DMA

NVIC with tail-chaining

Peripheral & SRAM memory

bit-band

Independent flash banks

Селективное обновление RAM

Встроенные LDO & DC/DC

MSP432 MCU

10

Периферия,

оптимизированная

для low-power

• Экономия 40%

энергии с DC/DC

против LDO

• Экономия 30нA на

один банк RAM с

выборочным

обновлением ОЗУ

• Минимальное

потребление

(375мкА) 14-битного

АЦП на 1MSPS

• Библиотека

DriverLib в ПЗУ

требует на 35%

меньше энергии,

чем FLASH

Широкий диапазон питания:

1.62-3.7V

ШИРОКАЯ ЭКОСИСТЕМА С ПРОСТЫМИ ИНСТРУМЕНТАМИ И ПО

MSPWare™: • Driver library

• App notes &

user’s guides

• Example code

• Tutorials

Optimization

tools: • ULP Advisor

• EnergyTrace+™

Выберите

любимую

IDE

Создайте

свой или

возьмите

готовый код

Простая

разработка

кода с API-

функциями и

примерами

Оптимизируйте

код и железо

для режима

ultra-low-power

MSP432™

LaunchPad

1 Начните отсюда 2 Подключите

к своему ПК 3

4

5

6

• CCS

• IAR

• Keil

Оптимизированное для

low-power

программное обеспечение

Простая,

недорогая

отладочная

платформа со

встроенным

эмулятором и

технологией

EnergyTrace+

11

TI Cloud IDE: • Resource Explorer

• Code Composer

Studio™

• PinMux

БЕСПРОВОДКА | ДИСПЛЕИ | ДАТЧИКИ

BoosterPacks Простые в использовании дочерниие

платы BoosterPack, расширяющие

функционал основной платформы

НЕСКОЛЬКО СРЕД РАЗРАБОТКИ ДЛЯ MSP432 ДЕЛАЮТ ПРОЕЦСС ЛЕГЧЕ НА ЛЮБОМ УРОВНЕ ВХОДА

12

Energia Light-weight, Community-driven, Wiring-

based IDE for quick evaluation

Интуитивная разработка кода

• Simplified interface provides an easy-to-

use code editor, serial monitor & compiler

Высокоабстрактный API-фреймворк

• Functional APIs make it easy for

developers to start controlling hardware

Community-driven

• Completely open source & driven by the

community

CCS & Pro IDEs Fully-capable dev environments from TI

& third parties

Полнофункциональная отладка и др.

Set breakpoints, watch variables, step

through code & more

Импорт проектов из Energia

• Need more features from your

development environment? Seemlessly

import your Energia sketches into

Code Composer Studio!

Мгновенное прототипирование Профессиональные инструменты

TI Cloud Tools with CCS Browser-based code editor and Resource

Explorer

Быстрый старт без установки

• Browser based code editing tool

to get you started quickly (MSP430 and

MSP432 supported at this time)

Используйте Energia, TI-RTOS и др.

• Cross Platform and allows you

to upload firmware using TI

Cloud Agent

Встроенный менеджер ресурсов

• Access Resource Explorer to get

the latest code examples, design

files, and more.

Оценка возможностей

TI CLOUD TOOLS @ dev.ti.com

Code Composer Studio Cloud

• Браузерный редактор кода для быстрого

старта

• Кроссплатформенный, позволяет

загружать код с использованием TI

Cloud Agent

• Поддержка лаунчпадов на базе MSP430

& MSP432

TI Cloud Resource Explorer

• Весь пакет MSPWare, доступный

онлайн: все необходимое для

разработки на базе MSP

• Доступ к новейшему ПО, примерам,

документации, тренингам, руководствам

по применению и многому другому

CODE COMPOSER STUDIO 6

• IDE на базе Eclipse для

профессиональной разработки ПО,

поддерживает все процессоры TI

• CCS App Center позволяет Вам

получать последние обновления и

плагины

• Использует инструменты

EnergyTrace, ULP Advisor и другие

для оптимизации приложения и

разработки

• Resource Explorer предлагает

тысячи примеров кода и

технических материалов

ti.com/ccstudio

ПОРТФОЛИО ЛИДИРУЮЩИХ В ОБЛАСТИ LOW-POWER МК ОТ TI: МАСШТАБИРУЕМОСТЬ ОТ 16- ДО 32-БИТ, + БЕСПРОВОДНЫЕ РЕШЕНИЯ

15

16-битные МК MSP430

• Лидер в области ультра-низкого

потребления с богатой

периферией и аналоговой

интеграцией

• Единственная в мире линейка

ультра-низкопотребляющих

контроллеров с FRAM-памятью

• Растущее портфолио, более

500 устройств, более 13.000

клиентов

32-битные МК MSP432

• Самая низкопотребляющая

реализация ядра ARM®

Cortex®-M4F

• Высокопроизводительный

микроконтроллер без потерь в

области низкого потребления

• Совместимость пин-в-пин до

2МБайт; образцы с 256кБайт

уже сегодня

Беспроводные решения

SimpleLink

Фокус на простоте использования

и низком потреблении

• Поддержка более 14

беспроводных протоколов:

Bluetooth Smart, Sub-1 GHz,

6LoWPAN, ZigBee и др.

• Включает SimpleLink Wi-Fi и

новую ультра-экономичную

платформу

MSP430™

MCUs

MSP432™

MCUs

SimpleLink™

Wireless MCUs

CC3100 SimpleLink™ Wi-Fi

16

Простота

Быстрая разработка

железа с корпусом QFN

или модулем от TI

Удобная разработка ПО с

набором API SimpleLink™

Не нужна экспертиза Wi-Fi

Простое резервирование

Wi-Fi с приложением

SmartConfig™

Защита

Лучшие в классе

протоколы защиты Wi-Fi

и Internet security

Встроенные ускорители

для быстрой и легкой

установки безопасного

соединения

Защита ПО от

клонирования

Low Power

Радиомодуль низкого

потребления и

энергоэффективный

режим сна

Быстрый выход из сна и

подключение

Более 1 года работы от

двух батареек типа AA

Следующее поколение сетевых процессоров Wi-Fi®

для подключения новых устройств к IOT

Интернет вещей с SimpleLink Wi-Fi

17

• Опорный дизайн CC3100

• Работает как сам в связке с SimpleLinkTM

Studio либо с лаунчпадами от TI

• Встроенный стек TCP/IP IPv4

• IEEE 802.11 b/g/n

CC3100 BoosterPack

• Платформа разработки ПО на CC3200

• Совместим с большинством BoosterPack

• Температурный датчик и акселерометр

17

• Используй ПК как хост-процессор

для разработки приложений

• Быстрый цикл разработки

• Простая отладка

• Ускоряет разработку

на любом МК

+

Any MCU CC3100

CC3200 LaunchPad

SimpleLink Studio

Применение Реализация Блок-схема

Автоматизация дома

Управление домом со смартфона через

интернет с использованием существующей

сети WiFi

MSP432 & CC3100 позволяют легко и

оптимально реализовать устройства с

подключением к интернету

Бытовая техника

Удаленная диагностика и необходимость

сервиса (например, напоминание о замене

фильтра)

CC3100 занимается обменом данными,

разгружая МК для основного приложения

Управление доступом

Простая реализация удаленного

управления доступом через интернет или

сеть предприятия

MSP432 & CC3100 реализуют защищенный

канал обмена данными для систем

авторизации с батарейным питанием

Устройства для интернета вещей

18

SimpleLinkTM

CC3100

Appliance

MSP432

Sensor

LCD

Push

Button

Sim

ple

Lin

kT

M

CC

3100

MS

P432 M

CU

Camera

NFC

Radio

BT/BLE

Sim

ple

Lin

kT

M

CC

3100

MS

P432 M

CU

Применение Реализация Блок схема

Системы безопасности

Добавление беспроводных камер к

системам безопасности. Управление и

наблюдение через интернет.

CC3xxx поддерживает лучшие в классе

протоколы интернет-безопасности для

частных и корпоративных приложений

«Умные» счетчики

Использование существующей сети Wi-Fi

для получения данных от счетчиков и

управления термостатом

CC3100 реализует безопасное Wi-Fi

соединение для батарейных устройств

Интернет-шлюз

Wi-Fi шлюз или хаб удаленного управления

для низкопотребляющих радиоустройств

предоставляет всеобъемлющий доступ

MSP432 и CC3100 могут быть легко

интегрированы в любое беспроводное

решение на базе TI

Устройства для интернета вещей

19

SimpleLinkTM

CC3100 MSP432TM

UI Metrology

BT/BLE

6LoWPAN

Zigbee

Sim

ple

Lin

kT

M

CC

3100

MS

P432 M

CU

Camera

LCD

Keypad

SimpleLinkTM

CC3200

MSP432 MCU

Применение Реализация Блок-схема

Промышленное

управление

Добавление высокоскоростного

беспроводного доступа со смартфона или

планшета

В CC3100 встроен безопасный HTTP-

сервер с настраиваемой страницей для

реализации сервисного интерфейса

Умные

розетки/счетчики

Удаленное управление светом и

электроприборами, а также измерение

элеткроэнергии

Реализация метрологии и управления LCD

на базе MSP, а Wi-Fi на CC3100

Беспроводное аудио

Передача потокового аудио с телефона, из

локальной сети или интернета

В CC3200 есть аудио-интерфейс I2S/PCM,

позволяющий реализовать протокол

потокового аудио

Устройства для интернета вещей

20

SimpleLinkTM

CC31xx Application

MCU

Relay

Metrology

LCD

Sim

ple

Lin

kT

M

CC

3100

MS

P432 M

CU

CODEC

Push

Buttons

LCD

Sim

ple

Lin

kT

M

CC

3200

MS

P432

MC

U

Интернет вещей MSP432 и облачные сервисы

21

Решения интернета вещей от TI поддерживают несколько

облачных сервисов и протоколов с использованием WiFi

или Ethernet

Прототип устройства IoT на базе модульных open-source решений

22

Экосистема LaunchPad

23

Все, что тебе нужно для старта разработки

Железо + Софт + Сообщество

Интуитивное ПО Научи свой LaunchPad новым трюкам, используя простые в

использовании инструменты. LaunchPad поддерживается большим

количеством ПО для различного уровня пользователей от

начинающих до профессионалов.

Он-лайн сообщество Делитесь своими проектами и задавайте вопросы другим

участникам сообщества и инженерам TI со всего мира,

используя он-лайн форум.

LaunchPads & BoosterPacks Инструменты разработки на базе микроконтроллеров TI,

включая MSP430, C2000, TM4C, и Hercules. Доступны по цене и

включают все необходимое для начала работы! Подключаемые

модули для LaunchPad расширяют функционал: емкостные

кнопки, беспроводные модули, управление двигателем,

освещение, датчики и многое другое

• Доступные платформы LaunchPad на базе MSP430,

TM4C, C2000, Hercules и Connectivity от $9.99

• Открытая документация и различные модули позволяют

реализовать полноценноеnables developers to create

complete TI-enabled system solutions

• Добавь управление питанием, беспроводную связь,

датчики, дисплеи и другие функции к проектам на базе

LaunchPad устанавливая несколько модулей

BoosterPack.

• Сотни примеров кода и простые утилиты для быстрого

старта 24 www.ti.com/launchpad

LaunchPad – это общий знаменатель от TI

25

MSP430 (Ultra-Low Power)

TM4C (ARM Cortex M4F)

C2000 (Real-time Control)

Hercules (Safety)

Платформа LaunchPad с контроллерами TI со

стандартным интерфейсом для модулей BoosterPack

Sub-1GHz NFC/RFID WiFi ZigBee BLE (CC110L) (TRF7970A) (CC3100) (CC2530) (CC2541)

Bluetooth (CC2564)

Беспроводные модули BoosterPack

Thermocouple

BoosterPack

(ADS1118)

MEMS Temp Sensor

BoosterPack

(TMP006)

ePaper Display

BoosterPack

(RePaper)

LiPo Battery

BoosterPack

(BQ fuel gauge)

SensorHub

BoosterPack

(various sensors)

Дополнительные модули для измерений, индикации и

других функций от TI и третьих партнеров

Модульная архитектура позволяет быстро опробовать новые идеи

CC3200 (MCU + WiFi)

Рецепты быстрого старта Позволяет за считанные минуты опробовать решения TI

WiFi

CC3100

BoosterPack

Thermocouple

BoosterPack

(ADS1118) Датчик готовности мяса с

WiFi “iGrill”. Отправляет твит,

если температура

превышает порог.

MSP430F5529

LaunchPad

= + +

NFC/RFID

(TRF7970A)

LiPo Battery

BoosterPack

(BQ fuel gauge) Батарейный считыватель

NFC/RFID с WiFi

CC3200 Wi-Fi

LaunchPad

= + +

Sub-1GHz

(CC110L)

MEMS Temp Sense

BoosterPack

(TMP006) Создай сеть беспроводных

датчиков в субгигагерцовом

диапазоне

MSP430G2553

LaunchPad

= + +

TI Microcontroller TI Wireless TI Analog

Стандарт интерфейса BoosterPack (ti.com/byob)

27

MSP432P LAUNCHPAD

28

MSP432: ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫЙ И ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫЙ

Target MCU: MSP432P401R

BoosterPack Pinout: 40-pin

Specs:

• 48 MHz 32-bit ARM® Cortex™-M4F CPU

• 256 kB Flash / 64 kB RAM

• 14-bit 1MSPS SAR ADC, Timers,

AES Accelerator, I2C, UART, SPI

EnergyTrace+ для измерения тока и

Режима работы ядра

Энергосбережение +

производительность = идеален для

всех применений

Почему именно этот LaunchPad?

MSP-EXP432P401R

$14.25

CC3100 SIMPLELINK Wi-Fi BOOSTERPACK ПОДКЛЮЧИ ЛЮБОЙ LAUNCHPAD К ОБЛАКУ

29

• Производитель: Texas Instruments

• Part #: CC3100BOOST

• Рекомендованная цена: $25.21

• Характеристики:

– WiFi Приемопередатчик CC3100

• IEEE 802.11 b/g/n

• Встроенный TCP/IP стек IPv4

– Маленький форм фактор

– Полноценное программное обеспечение

и уникальная технология SimpleLink

• Больше информации на

www.ti.com/boosterpacks

o Доступен сегодня!

Сообщество Поддержка от экспертов TI и от сообщества он-лайн!

30

• http://e2e.ti.com

• Поддержка 24/7 инженерами TI!

• Более миллиона 1 ответов по продуктам TI

• Поддержка по всем типам продуктов:

микроконтроллеры, интерфейсы, аналоговые

продукты

• www.43oh.com

• Активное и дружественное он-лайн сообществои

блог по экосистеме LaunchPad!

• ~20,000 активных участников

• ~60 пользователей онлайн в любое время!

Demo Реализация датчика влажности с подключением к облаку

31

Реализация «облачного» датчика

32

MSP432 LaunchPad CC3100 Wi-Fi

BoosterPack

Grove Base BoosterPack

from Seeed Studio

Grove analog

moisture sensor

{REST API}

{REST API}

Что ты изобретешь с IOT ?

33

MSP432 + CC3100 предоставляют

• Низкое потребление

• Высокую производительность

• Интеграцию

• Безопасность & Экономичность

• Энергоэффективный Wi-Fi

для следующих поколений IoT

Какой твой следующий проект?

CC3100BOOST-MSP-EXP432P BUNDLE Закажи сегодня и начни разработку своего IoT

34

MSP432 LAUNCHPAD

$14.25

Специальная цена только для участников вебинара!

+

$25.21

CC3100 BOOSTERPACK

• Начало с MSP432 MCU: ti.com/msp432

• Официальный портал LaunchPad: ti.com/launchpad

• Официальная страница SimpleLink: ti.com/simplelink

Куда идти дальше ?