เมื่อสร้างแอพพลิเคชันเซนเซอร์ที่ใช้แบตเตอรี่กระจายที่พึ่งพาการส่งข้อมูลในระยะไกล จํานวนน้อย ต้องตอบสนองความต้องการหลัก 3 อย่าง คือความน่าเชื่อถือในสภาพแวดล้อมที่ควบคุมไม่ได้, และสถาปัตยกรรมที่ค่อนข้างง่ายและสามารถปรับขนาดได้ ทําให้ LoRaWAN (Long Range Wide Area Network) เป็นตัวเลือกที่เหมาะสมสําหรับฉากเช่นอาคารที่สมาร์ท สถานที่เรียนการสอนและการติดตามอุตสาหกรรม.
การใช้งาน LoRaWAN มีระยะทางในการส่งสัญญาณหลายไมล์ อายุแบตเตอรี่หลายปี และข้อดีด้านประหยัดการสื่อสาร LoRaWAN สามารถครอบคลุมฟาร์มหรือโรงงานผ่านประตูเดียว โดยไม่ต้องใช้ระบบโทรศัพท์มือถือ, Wi-Fi, หรือเครือข่าย Mesh routing
ในปี 2015 ด้วยการสนับสนุนของ LoRa Alliance LoRaWAN ได้ถูกตั้งขึ้นอย่างเป็นทางการเป็นชั้น MAC และสถาปัตยกรรมเครือข่ายที่เปิดโปรต็อกอลและสถาปัตยกรรมเครือข่ายไร้สายพลังงานต่ํา ที่มีผลงานดีกว่าการแก้ไขทางเลือก เช่น โซลูเลอร์ IoT, Wi-Fi, BLE, Zigbee, Thread และวิทยุ sub GHz ที่ครอบครองในแง่ของการปรับขนาด, ความเรียบง่ายและความสามารถในการทํางานร่วมกัน
สหภาพการร่วมมือระหว่าง Digi และ SparkFun คาดว่าจะเร่งกระบวนการจากแนวคิดถึงการนําไปใช้จริงสหภาพจะรวม X-ON edge ของดีจีกับแพลตฟอร์ม IoT ในเมฆกับฮาร์ดแวร์ของ SparkFun, รวมถึงไมโครคอนโทรลเลอร์ Raspberry Pi
โดยเฉพาะเจาะจง ผู้ออกแบบสามารถใช้ SparkFun 26060 IoT Node development board (รูป 1) ซึ่งมีโมดูลรับสัญญาณไร้สาย Digi XBee LR และ Raspberry Pi 2350A ที่มีความแรง
รูปที่ 1: SparkFun 26060 IoT Node มีเครื่องรับสัญญาณ Digi XBee ที่ติดตั้งในตัว ซึ่งทําให้สามารถเชื่อมต่อกับแพลตฟอร์มเมฆ Digi X-On ได้ (แหล่งภาพ: SparkFun)
โมดูลนี้เชื่อมต่ออัตโนมัติกับแพลตฟอร์ม IoT ในเมฆของ Digi X-ON ผ่านเกตเวย์ Digi HX15 LoRaWAN (รูป 2)เกตเวย์นี้สามารถซื้อได้แยกหรือจัดให้เป็นส่วนหนึ่งของ SparkFun 27213 Digi X-ON kit (เวอร์ชั่นอเมริกาเหนือ).
รูปที่ 2: Gateway HX15 ของดีจิ ให้บริการอินเตอร์เฟซข้อมูลสําหรับเซ็นเซอร์ LoRaWAN และสามารถเชื่อมต่อกับแพลตฟอร์มเมฆของดีจิ X-ON ผ่านอีเทอร์เน็ตหรือเครือข่าย LTE แบบเลือกได้ (แหล่งภาพ:ดิจิ อินเตอร์เนชั่นแนล)
ระบบนิเวศ SparkFun Qwiic Connect ทําให้กระบวนการขยายฮาร์ดแวร์ง่ายขึ้นมาก ด้วยห้องสมุดที่ขยายตัวต่อเนื่องกว่า 100 เครื่องตรวจจับ, เครื่องผลักดัน และจอองค์ประกอบทั้งหมดของระบบเชื่อมต่อกัน ผ่านอินเตอร์เฟซ I 2 C ทั่วไปและสมาธิ 4-pin JST เครื่องเชื่อม. IoT Node ของ SparkFun มาพร้อมกับฟอร์มแวร์ที่ประกอบไว้ก่อน ซึ่งจะตรวจจับเซ็นเซอร์ SparkFun Qwiic ที่เชื่อมต่อและถ่ายทอดข้อมูลผ่าน LoRaWAN โดยใช้โมดูล Digi XBee LRโมดูลนี้เชื่อมต่อกับเกตเวย์ HX15 และผลักดันข้อมูลไปยังแพลตฟอร์มเมฆ Digi X-ON ผ่าน Ethernet หรือ LTE ทางเลือก. Digi X-ON มีความสามารถในการส่งข้อมูลที่เข้ารหัสจากเกตเวย์ไปสู่คลาวด์, การควบคุมการเข้าถึงผู้ใช้งานที่ปลอดภัย, และความสามารถในการจัดการเมทาข้อมูลระดับอุปกรณ์
สําหรับนักออกแบบ, ไม่จําเป็นต้องตั้งเกตเวย์หรือลงทะเบียน LoRaWAN. พวกเขาสามารถใช้งานฟังก์ชันการเข้าถึงเซ็นเซอร์แบบศูนย์เพื่อบรรลุการไหลของข้อมูลพร้อมในเมฆจากโน้ดไปยังเมฆ,โดยไม่จําเป็นต้องใช้งานการตั้งค่า, การรหัส, หรือ MQTT การตั้งค่าตัวแทนตลอดกระบวนการหรืองานการจัดจําหน่าย โดยไม่พึ่งพากับความเชี่ยวชาญใน LoRa หรือเทคโนโลยีคลาวด์.
ผู้ออกแบบสามารถปรับอัตราการเก็บตัวอย่างได้ดี เพิ่มการสนับสนุนสําหรับเซ็นเซอร์ Qwiic เพิ่มขึ้น หรือปรับรูปแบบของน้ําหนักโดยไม่ต้องเริ่มต้นจากศูนย์พลาตฟอร์ม Digi X-ON ให้วิวกลางของหน่วยพัฒนาทั้งหมด, การติดตามเวลาทํางาน, ระยะเวลาใช้งานของแบตเตอรี่, คุณภาพสัญญาณ และประวัติการเชื่อมต่อ - ทั้งหมดนี้เป็นตัวชี้สําคัญในการแก้ปัญหาและปรับปรุงเครือข่ายเซ็นเซอร์กระจาย
ความยืดหยุ่นของกระบวนการทํางาน
RP2350 ให้ความยืดหยุ่นในการทํางานเป็นเอกลักษณ์สําหรับนักออกแบบสินค้า โดยรองรับการพัฒนาแอปพลิเคชันที่ใช้ Arduino, MicroPython และ C/C++ โดยใช้ Pico SDKเนื่องจากความเข้ากันได้กับสภาพแวดล้อมการพัฒนาทั้งสาม, SparkFun IoT Node ให้ผู้ออกแบบมีทางเลือกและความยืดหยุ่นมากมายทําให้กระบวนการทํางานตรงกับทักษะทางอาชีพของพวกเขา - จากการดึงและปล่อยสคริปต์ใน Python ไปยังการพัฒนารหัส C ที่ดีที่สุดโดยใช้การเร่งฮาร์ดแวร์.
ผู้ออกแบบสามารถพัฒนาต้นแบบของแอปพลิเคชั่นใน MicroPython ได้อย่างรวดเร็ว, ทดสอบเซ็นเซอร์ที่เข้ากันได้กับ Qwiic ในสภาพแวดล้อมในเวลาจริง, หรือปรับระยะเวลาการเก็บตัวอย่างพวกเขาสามารถปรับเปลี่ยนไปใช้ Arduino หรือแวดล้อม C++ ที่บริสุทธิ์ได้อย่างต่อเนื่อง เพื่อปรับปรุงการใช้พลังงานSparkFun ยังให้ภาพ MicroPython ที่คอมพิลเลียนมาล่วงหน้า โดยเฉพาะสําหรับโมดูล IoT ของมัน
เมื่ออุปกรณ์ IoT เริ่มส่งข้อมูลแล้ว X-ON จะให้ Dashboard สําหรับการติดตามการอ่านของเซ็นเซอร์ ตรวจสอบสถานะของอุปกรณ์ และแม้กระทั่งผลักดันการอัพเดทฟอร์มแวร์จากระยะไกลผู้ออกแบบสินค้าสามารถปรับปรุงการออกแบบของตนได้อย่างต่อเนื่อง โดยไม่ต้องสัมผัสกับอุปกรณ์.
โซลูชั่นร่วมมือนี้เป็นทางออกที่เหมาะสมสําหรับการทดสอบการใช้งานในสถานที่หรือการปรับขนาดโครงการทดลองของระบบเซ็นเซอร์ที่ใช้แบตเตอรี่กระจาย,อาร์คิทคอปเตอร์เมฆที่ปลอดภัยของ Digi X-ON และฟอร์มแวร์ที่ตั้งค่าด้วยอัตโนมัติ สามารถลดความยากลําบากในการนํามาใช้จากห้องปฏิบัติการไปใช้ในสถานที่ผู้ออกแบบสามารถดําเนินการทดลองการใช้งานตามข้อมูลเซ็นเซอร์จริงในสภาพแวดล้อมจริง, และจากนั้นก็แค่จําลองการตั้งค่า Node และ Gateway เพื่อให้สามารถปรับขนาดได้ โดยไม่ต้องพัฒนาฟอร์มแวร์หรือบูรณาการในคลาวด์
โมดูลไอโอทีของ SparkFun ที่ใช้ RP2350 แพลตฟอร์ม X-ON ของ Digi และระบบนิเวศไมโครคอนโทรลเลอร์ที่ยืดหยุ่นของ Raspberry Pi ให้เส้นทางที่เรียบง่ายเป็นเอกลักษณ์จากต้นแบบสู่การจัดจําหน่ายจะทดสอบเซ็นเซอร์ใหม่หรือไม่การตรวจสอบระยะทางการส่งของ LoRaWAN หรือการปรับปรุงการบริโภคพลังงาน การผสมผสานนี้สามารถสนับสนุนการสํารวจการทดลองในขณะที่ตอบสนองความต้องการที่เข้มงวดของการออกแบบพร้อมการผลิต
โดยการใช้ฮาร์ดแวร์ที่เปิด และการเชื่อมต่อมาตรฐาน ผู้ออกแบบสามารถรับประกันว่าโครงการ IoT ของพวกเขาจะมีความสามารถปรับปรุงและความทนทานที่ดีระหว่างกระบวนการพัฒนาเมื่อความต้องการของโครงการพัฒนา, แอปพลิเคชันที่สร้างขึ้นบนแพลตฟอร์มนี้ยังสามารถรักษาความสามารถในการพกพาและความยืดหยุ่นที่ดีกว่า