سیستم کنترل

دستگاه IoT شما ممکن است کوچکتر از سکه یا بزرگتر از یخچال باشد. که ممکن است یک عملکرد سنجش ساده را انجام دهد و داده های خام را به مرکز کنترل (Gateway) ارسال کند. و یا اینکه داده های بسیاری از سنسورها را ترکیب کند، تجزیه و تحلیل داده های محلی را انجام دهد، و سپس اقدام کند. علاوه بر این، دستگاه شما می تواند در مکانی دور و مستقل باشد و یا در ارتباط با یک سیستم بزرگتر قرار گیرد. صرف نظر از عملکرد، محیط زیست یا مکان، دستگاه IoT شما نیاز به دو جزء، مغز و اتصال دارد. "مغز یا هسته پردازشی" کنترل محلی (یا تصمیم گیری) را فراهم می کند. عملکرد دستگاه شما اندازه و توانایی اجزای مغز را تعیین می کند. اتصال برای ارتباط با کنترل خارجی مورد نیاز است. محیط و مکان دستگاه شما تعیین می کند که چگونه آن را متصل به دیگر تجهیزات کند.

"مغز" دستگاه IoT

دستگاه IoT شما احتمالا از یک میکروکنترلر به عنوان مغز استفاده می کند. یک میکروکنترلر را به عنوان یک کامپیوتر کوچک با هسته میکروپروسسور، حافظه و پورت ورودی / خروجی (I / O) در نظر بگیرید. هسته میکروپروسسور میکروکنترلر شما یک واحد پردازش مرکزی است. که در واقع این واحد نقش انجام عملیات هایی که در نظر می گیرید را دارد.حافظه فقط شامل فضای ذخیره سازی برای خواندن نیست (ROM) و حافظه ای دیگر برای دسترسی تصادفی (RAM) به اطلاعات نیز وجود دارد. ROM نرم افزار میکروکنترلر را ذخیره می کند. در عین حال حافظه RAM برای ذخیره سازی موقت اطلاعات و همچنین جلوگیری از خرابی حافظه اصلی استفاده می شود به طوری که فعالیتش را نسبت به خود کم تر می کند. جزء نهایی میکروکنترلر، پورت های ورودی / خروجی یا I/O هستند،که ممکن است دیجیتال یا آنالوگ باشد. پورت ورودی اطلاعات را از سنسورها جمع آوری می کنند. در حالی که خروجی از هر حرکت لازم یا کنترل محلی در دستگاه IoT پشتیبانی می کند. معمولا میکروکنترلرها دستگاهها یا زیرسیستمهای مختلف را در برنامه ها جاسازی و کنترل میکنند. با استفاده از یکپارچه سازی ریزپردازنده، حافظه و ورودی / خروجی، میکروکنترلر ها هزینه ها را کاهش می دهند و توسعه را آسان تر می کنند. که باعث می شود دستگاه های IOT برای کنترل دیگر وسایل ارزان تر باشند.

نمونه ای از دستگاه های IoT

میکروکنترلر ساده

برای تعیین اینکه کدام میکروکنترلر را می بایست در پروژه های IOT خود استفاده کنید، ابتدا باید چند ویژگی اساسی را درک کنید:

• نوع میکروپروسسوری (مغز)

مغز شما نیاز به فکر کردن دارد (سرعت در ساعت) و چه حجم از کار و اطلاعاتی که می توانید آن را انجام دهید (اندازه داده های I / O I / O)، نوع ریزپردازنده را تعیین می کند. بسته به درخواست شما ممکن است یک ریزپردازنده بسیار ساده یا بسیار سریعتر، بزرگتر و قدرتمند گرسنه داشته باشید. در حالی که شما نیازی به تخصص در میکروپروسسورها ندارید، و بیشتر نیاز به ایده پردازی بالا خواهید داشت.

• مقدار حافظه

ROM برنامه ای که شما می نویسید را در میکروکنترلر ذخیره می کند. اندازه برنامه یک تابع پیچیدگی است. RAM دو تابع را انجام می دهد: داده ها را برای ذخیره سازی فایل ها می خواند و آنها را می نویسد و اطلاعاتی را در انتظار پردازش توسط میکرو پروسسور نگه می دارد. تمایز مهم بین ROM و RAM، نوسان است. ROM غیر قابل تغییر است، به این معنی که داده ها با جریان یا بدون ذخیره سازی پردازش می شوند. RAM فرار است، به این معنی که اگر بدون جریان باشد، ممکن است داده ها را از دست بدهد. این یک عامل مهم برای دستگاه های IoT است که ممکن است مستلزم قطع شدن منبع تغذیه باشد.

• ولتاژ و جریان فعلی

دستگاه شما نیاز به ولتاژ مناسب برای پشتیبانی از سنسورها و منابع قدرت دارد. اگر بخشی از دستگاه شما از یک سیستم بزرگتر باشد، ممکن است از یک ولتاژ خروجی محلی استفاده کند. به طور کلی، فن آوری سنسور و باتری در محدوده ولتاژ سازگار عمل می کند. در صورتی که بخواهید دستگاه های بزرگتر و یا قوی تری را کنترل کنید نیاز به جریان بیشتری خواهید داشت.

• شماره و نوع ورودی / خروجی (I / O) Ports

پورت های I / O برای اتصال به سنسورها و دستگاه های دیگر شما است. بسته به برنامه کاربردی ممکن است چند مدل یا تعداد چندین پورت وجود داشته باشند. پورت ها ممکن است به عنوان ورودی از سنسور به دستگاه عمل کنند، و با به عنوان خروجی از دستگاه به سنسور (یا محرک)، و یا هر دو. همانطور که در بالا ذکر شد، پورت I / O ممکن است دیجیتال یا آنالوگ باشد. پورت های دیجیتال برای منطق ساده یا بله / هیچ نوع ورودی هستند. مثال هایی شامل بستن یک سوئیچ، خواندن وظعیت و غیره شامل این نوع از پایه می شود. هنگامی که به عنوان خروجی عمل می کند، یک پورت دیجیتال ممکن است چیزی را روشن یا خاموش کند. پورت های آنالوگ برای ورودی / خروجی مداوم مانند دما یا سرعت هستند. فراموش نکنید که میکروکنترلرها دستگاه های دیجیتال هستند، بنابراین سیگنالهای ورودی و خروجی نیز باید در قالب دیجیتال باشند. ورودی ها از سنسورهای آنالوگ از مبدل آنالوگ به دیجیتال (ADC) استفاده می کنند. هدف ADC این است که داده ها را به یک فرمت تبدیل کند که توسط میکروکنترلر قابل استفاده باشد. هنگامی که برنامه IoT خود را تعریف می کنید، می توانید نوع و تعداد پورت های ورودی / خروجی مورد نیاز خود را تعیین کنید.  

• رابط کنترل

یک رابط کنترل یک پروتکل است که دستگاه های محیطی و میکروکنترلر را قادر می سازد تا با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. بسته به برنامه، ممکن است به یک رابط کنترل خاص نیاز داشته باشید. راه های مختلفی وجود دارد که رابط کاربری می تواند ارتباطات را تسهیل کند. ممکن است از یک مدار مجتمع (I2C)، یک رابط محیطی سریال (SPI) یا یک پروتکل ارتباطات کنترل کننده (CAN) استفاده کنید. در حالی که شما نیازی به دانستن جزئیات فنی در مورد اینها ندارید، لازم است بدانید که پروتکل های مورد نیاز سیستم شما چیست. اینها تعیین خواهد کرد که آیا شما نیاز به یک رابط کنترل دارید و اینکه چگونه رابط کاربری باید ارتباط برقرار کند.