Internet of everThings® acelera el diseño de soluciones IoT

¿Por qué hemos creado everThings®?

everThings® es un concepto de diseño IoT a medida creado por EVER SMART. Es nuestra aportación a los procesos de transformación digital de las empresas y en particular de la Industria 4.0 y el IIoT (Industrial IoT)

El Internet of Things (IoT) está llegando a todos los sectores de la sociedad y muy especialmente al sector industrial. Las actuales posibilidades de conectividad y envío de datos al Cloud hacen viable multitud de proyectos donde antes no era rentable.

everThings® surge de las necesidades de nuestros clientes, que nos han solicitado en los últimos años el diseño de soluciones IoT a medida.

“Disponer de un hardware y firmware que permita acelerar el ‘time-to-market’ de proyectos IoT, con comunicaciones móviles, GPRS, LTE-M y NB-IoT, a un coste reducido”

Nos pusimos a trabajar y decidimos diseñar una solución con conectividad móvil, ya que detectamos una falta de soluciones asequibles en el mercado. Utilizamos tecnologías ya maduras como el 2G (GPRS) y las tecnologías de comunicación móvil (4G), para IoT, más actuales y disponibles en todo el mundo (LTE-M y NBIoT), por su mayor potencial de aplicación a corto plazo. Dejamos el 5G para futuras evoluciones de producto, conforme se extienda su aplicación.

Una solución basada en everThings® consta de dos elementos:

• Un SoM (System-on-Module) compacto, donde están los componentes clave, la conectividad, el sistema operativo y el firmware.
• Una tarjeta electrónica de interfaces que se personaliza a medida en cada proyecto, muy fácil de diseñar y fabricar.

El SoM está basado en una arquitectura ARM Cortex-M y sistema operativo ARM Mbed-OS. Utiliza el modulo de comunicaciones Quectel BG96 y soporta la eSIM.

En cuanto al firmware, esta preparado para conectar a AWS (Amazon Web Services) y realizar actualizaciones de firmware vía OTA (Over The Air).

En EVER SMART nos gusta diseñar electrónica práctica, que ayude de verdad a nuestros clientes.

Diseño IoT a medida vs Hardware comercial

Al abordar proyectos a medida de conectividad IoT (sensores y/o máquinas conectadas al Cloud) nos encontramos con estos problemas de forma recurrente:

• Los clientes no pueden asumir el COSTE y PLAZO de un desarrollo totalmente a medida.
• El desarrollo de un hardware complejo a medida requiere de varias iteraciones, lo que se traduce en proyectos de 6 a 12 meses de desarrollo.
• La programación de firmware a medida se lleva una gran parte del tiempo de desarrollo y es poco reutilizable.
• Con hardware a medida resulta caro y lento hacer un piloto de pocas unidades.

En cambio, en un proyecto IoT con hardware y elementos comerciales, los problemas son de otra índole:

• Con hardware comercial resulta caro y poco escalable un proyecto de muchas unidades.
• Con hardware comercial estás en manos del fabricante y a veces de su plataforma Cloud propietaria.
• El hardware comercial es como es y no siempre se adapta a los requisitos de tamaño, consumo, precio, funcionalidad, etc.
• Resulta difícil abordar proyectos con modelos de pago por uso (OPEX) o en los que el cliente no pueda o quiera hacer inversiones (CAPEX).

La solución está en el equilibrio

everThings® es la mejor SOLUCIÓN, con lo mejor del diseño a medida y el hardware comercial:

• SoM everThings® compacto, simple de fabricar y económico. Funcionamiento probado y garantizado. Con lo básico para la conectividad y una MCU. Soldable en un diseño hardware a medida.
• Diseño hardware a medida, diferente para cada aplicación, con conectores e interfaces simples, rápido de diseñar y fabricar.
• Sistema Operativo en tiempo real, que permite el desarrollo rápido del firmware de aplicación.
• Listo para acceso a diferentes plataformas Cloud y ampliable.
• Con elementos innovadores como la eSIM o eUICC.
• Preparado para posibles evoluciones futuras (5G).

Características del SoM everThings®

• MCU STM32L476RG 1MB FLASH/128KB RAM (ARM Cortex M4 Ultra Low Power)
• Sistema Operativo ARM Mbed OS 6
• Modulo Quectel BG96 (GPRS/LTE-M/NBIoT)
• GNSS (GPS, Galileo, Glonass, BeiDou)
• 2x Conector uFL para antenas externas (Celular y GNSS)
• 1x Holder nanoSIM (admite también MFF2). Compatible con eUICC.
• Memoria flash externa 64 Mb SPI
• Criptoprocesador Microchip ATTEC608A
• 1x microUSB
• 2x pulsador RESET y USER
• 1x RGB led (conector para uso externo)
• Sensor temperatura interna
• RTC
• BUS 46 pines
• Alimentación 3,3 a 5Vcc (3,2V min – 5,2V max)
• Temperatura operación -40 a 85 ºC
• Dimensiones 67×35 mm (componentes a una cara, encapsulados simples, bordes castelados)

Diagrama de bloques SoM

La distribución de pines de acceso externo a través del BUS, ofrece una gran flexibilidad.

• 3x 12-bit ADC
• 1x 12-bit DAC
• 1x USB OTG 2.0
• 1x I2C
• 1x USART con control de flujo
• 1x UART
• 1x SPI
• 1x CAN
• 2x PWM
• 2x GPIO
• 1x JTAG (5 pines)

Diseñando con everThings®

En el diagrama se explica las posibilidades para diseñar y fabricar soluciones a medida rápidas y eficientes, de ámbito global (mundial).

Son ejemplos reales de productos en los que ya hemos aplicado everThings® y que ha permitido optimizar el coste y plazo de desarrollo.

Proceso de desarrollo de productos utilizando everThings®

Para facilitar el desarrollo de un producto, hemos diseñado una placa base de evaluación. Ésta permite el acceso a diferentes sensores (temperatura, CO2, luminosidad), un relé, un zumbador, y a una pequeña pantalla de tinta electrónica.

Esta placa tiene como objetivo principal demostrar las posibilidades del sistema, ofrecer un ejemplo de diseño de placa base y disponer de una herramienta para el desarrollo y depuración del firmware.

Para esta última función se han añadido, un conector USB para depurar el BG96, un conector USB para comunicar con el microcontrolador y alimentar el conjunto, un conector para una UART directa con el microcontrolador para depuración, y el conector de programación.

SoM y Placa base para desarrollo

Principales innovaciones

everThings® se destaca especialmente por estos aspectos innovadores:

• Incorpora las 3 principales tecnologías existentes para comunicaciones M2M: GPRS, LTE-M y NBIoT, lo que le confiere una enorme ventaja frente a soluciones con un solo tipo de tecnología. Protege la inversión ante cambios de la tecnología dominante y permite su aplicación a nivel mundial.
• Esta preparado para la utilización de la tecnología de eSIM o eUICC como sustitución de la tarjeta SIM física, por un chip actualizable OTA y que de forma paulatina se irá adoptando en los próximos años. El cambio de SIM por eSIM es un aspecto innovador, que dará al IoT una capacidad de despliegue y gestión de su ciclo de vida, que ahora no tienen los dispositivos, y que están sujetos al operador de la SIM física. La SIM física hay que cambiarla en el dispositivo cada vez que se cambia de operador, esto no es necesario con el uso de la eSIM. Con esta tecnología, la facilidad del cambio de operador Over-The-Air (OTA) se realiza en remoto. Esto ofrece un método de fabricación y actualización del dispositivo mucho más fácil, sin necesidad de insertar y configurar manualmente una SIM en fabrica o en campo.

• Se trata de un hardware en SoM (System on Module), soldable a placas base, que permite que otras empresas desarrollen soluciones a medida sin necesidad de rediseñar la parte más compleja, reutilizando hardware y firmware ya diseñado y probado (Open Hardware).
• La programación a medida se realiza utilizando los recursos ya disponibles en el SoM. Utilizando el lenguaje de programación C/C++, Mbed OS y FreeRTOS. Mbed OS es un sistema operativo para desarrollo rápido de dispositivos IoT, de código abierto, y promovido por ARM. Incluye las características necesarias para desarrollar productos basados en microcontroladores Cortex-M, incluyendo seguridad, conectividad, FreeRTOS, drivers, etc.

Otros elementos innovadores son:

• Un dispositivo realizado con un SoM puede actualizarse a otro sistema de comunicaciones (WIFI, 5G, UltraWideBand, LoRa, Bluetooth, etc.) fácilmente, cambiando el SoM y manteniendo el resto de la electrónica. Esto es un aspecto innovador de nuestra solución, respecto a productos no basados en SoM y permite evolucionar productos, conforme evolucione la tecnología de comunicaciones.
• Inicialmente conectado al cloud de AWS, pero iremos conectando con otras plataformas bajo demanda: Azure, Google Cloud, etc.
• Actualizable vía OTA incluido de serie.

¿Quieres probarlo?

Este es el primer producto de la familia everThings®, y es el inicio de un porfolio que ya se está gestando en nuestra área de I+D y con el que EVER SMART tiene previsto crecer y ampliar su mercado.

La triple tecnología móvil incorporada, así como el uso de la eSIM, le permite conectarse y ser operativo en las redes de la mayoría de los operadores, en cualquier parte del mundo, y a su vez optimizar los costes de las comunicaciones, permitiendo al cliente elegir en todo momento el operador móvil con el que quiere trabajar.

Nuestros clientes y otras ingenierías, pueden utilizarlo para desarrollar fácilmente sus propios productos electrónicos IoT, de forma rápida y sencilla. Aunque por ahora no tenemos previsto realizar una estrategia de canal de venta directa on-line, o a través “dealers”, no descartamos valorar esta opción, si se nos presenta la oportunidad.

Ya hemos aplicado el SoM en uno de nuestros últimos proyectos, no esperes más a probarlo, y si crees que puede ayudarte en tu siguiente proyecto, contacta con nosotros.

¿Comenzamos?

Autores: Jesús Martínez y Santiago Calvo