Internet delle Cose si sta affermando rapidamente grazie a una vastissima serie di potenziali applicazioni che abbracciano diversi mercati di utilizzo. Per le aziende che hanno intenzione di aggiungere ai propri prodotti, sia nuovi, sia già esistenti, una sensoristica od un controllo attraverso connessioni senza fili, unendosi così alla rivoluzione di Internet delle Cose, è fondamentale scegliere l’hardware giusto ed il corretto approccio software allo scopo di facilitare lo sviluppo e l’implementazione della funzionalità voluta. Velocità, facilità e affidabilità rappresentano gli elementi in grado di decretare il successo o il fallimento di un progetto o di un prodotto e di determinarne l’applicabilità e la rispondenza alle esigenze del mercato.
Se consideriamo i prodotti attualmente disponibili sul mercato e in grado di supportare le funzionalità di Internet delle Cose, si possono individuare due distinti approcci hardware per introdurre tale capacità: la soluzione a singola scheda oppure la soluzione a schede modulari. Nell’ampio ventaglio di prodotti basati sugli approcci indicati, molti sono perfettamente supportati da schede di valutazione che sono progettate proprio per velocizzare e semplificare le varie implementazioni. I kit di sviluppo software tipicamente disponibili in forma gratuita, forniscono una serie di strumenti di sviluppo assolutamente intuitivi che consentono di creare diverse applicazioni pur con un livello minimo di esperienza pregressa e di conoscenza specialistica nella programmazione.
La rivoluzione di Internet delle Cose
Internet delle Cose sta per diventare un fenomeno di grande portata, arrivando a toccare la vita della maggior parte delle persone attraverso la connettività e la comodità che esso porta con sé. Il termine stesso “Internet delle Cose” è già ampliamente noto, anche se, a volte, non se ne conosce esattamente il significato! La consapevolezza e la considerazione relative a questo fenomeno toccano la sfera dei consumatori, ma coinvolgono anche l’industria tecnologica ed il mercato. La rivoluzione di Internet delle Cose non avverrà certo dalla sera alla mattina, anche se, probabilmente, noi tutti ci chiederemo un giorno come si sia potuto fare senza di esso – proprio come è successo, in effetti, per il www ossia per il servizio di rete di informazioni ormai diffuso a livello mondiale. Secondo alcune stime ragionevoli, entro il 2020 si potranno contare, in tutto il mondo, 50 miliardi di nodi IoT e, tipicamente, fino a 50 dispositivi connessi in un’abitazione standard. Questa connettività e le relative applicazioni potranno essere integrate praticamente ovunque: dagli elettrodomestici alle automobili, dagli apparecchi sanitari fino, addirittura, alle piante ed agli animali. La maggior parte degli elementi di base necessari per rendere Internet delle Cose una realtà capillarmente diffusa esiste già, ad esempio: lo standard di trasmissione Bluetooth a bassa energia, i protocolli Internet, le tecnologie per i sensori ed, infine, componenti e dispositivi elettronici evoluti. Il fattore chiave in grado di portare Internet delle Cose ai livelli attesi è riuscire a combinare i vari elementi in un hardware libero ed in piattaforme che li supportino basate sulla nuvola informatica. Strumenti e kit di partenza stanno contribuendo ad accelerare e semplificare questa crescente diffusione.
Considerazioni sull’hardware per IoT
In modo del tutto analogo a quanto accade in molti altri settori dell’industria elettronica, anche le soluzioni hardware destinate alle applicazioni IoT sono tenute a rispettare alcuni criteri comuni. Devono, infatti, adottare le tecnologie più avanzate per risultare ridotte nelle dimensioni, al fine di poter essere facilmente integrate nei diversi progetti senza alcun impatto su determinate caratteristiche degli stessi, come l’aspetto esterno, la trasportabilità o il peso ed, infine, senza togliere spazio ad altre funzionalità. Inoltre, le soluzioni per Internet delle Cose devono mantenere un basso consumo energetico – soprattutto pensando ad un loro impiego in dispositivi portatili alimentati a batteria, per i quali risulta fondamentale mantenere lunghi periodi di funzionamento tra le ricariche. Data la grande varietà di impieghi finali in cui trova applicazione Internet delle Cose, la flessibilità non solo dell’hardware, ma anche del software, diventa una caratteristica fondamentale per garantire che prestazioni e funzionalità rispondano perfettamente alle esigenze del prodotto da realizzare. La semplicità in termini di progettazione e di realizzazione sarà uno degli elementi importanti per indurre gli sviluppatori di sistema ad adottare un approccio di tipo IoT, garantendone l’affidabilità in virtù di un progetto meccanico ed elettronico assai robusto. Dal punto di vista delle funzionalità, un elemento hardware destinato ad Internet delle Cose deve essere dotato di una connessione Internet senza fili; dovrebbe, inoltre, essere corredato anche di diverse porte di ingresso/uscita e di interfacce compatibili con vari standard industriali, allo scopo di facilitarne la comunicazione, la configurazione e la diagnostica.
Schede modulari o singola scheda?
In risposta alle esigenze delle attuali applicazioni, se non, addirittura, in anticipo rispetto al mercato futuro di Internet delle Cose, esiste già oggi una considerevole scelta di soluzioni hardware pienamente supportate ed in grado di semplificare la progettazione di un intero ecosistema di oggetti, che abbiano già integrata la tecnologia per rilevare, misurare ed infine comunicare in modo wireless, ossia senza la necessità di cavi di collegamento. Conrad Business Supplies, ad esempio, offre attualmente circa 5.000 prodotti ascrivibili alla categoria IoT. Tutte le più importanti aziende del settore, come, ad esempio, Altera, Cypress, Freescale e ON Semiconductor, sono attive sul mercato. In generale, i dispositivi di controllo per Internet delle Cose realizzati su singola scheda risultano perfettamente adatti per applicazioni in cui sia richiesto un elevato grado di personalizzazione e di rifinitura. Al contrario, i progetti caratterizzati da un insieme di requisiti molto specifici e ben definiti si prestano a soluzioni di tipo modulare.
Diversi tipi di approccio
• Approccio modulare – WunderBar è uno starter kit modulare per Internet delle Cose composto da sette moduli separabili, che comprendono un modulo principale dotato di connettività Wi-Fi e tecnologia Bluetooth a bassa energia, oltre a sei mini-moduli sensori, intelligenti ed, appunto, staccabili gli uni dagli altri. Ciascuno dei suddetti moduli è provvisto di tecnologia BLE e include un sensore o un attuatore ed una batteria già integrata. I mini-moduli sono in grado di rilevare la luce, i colori, la distanza, la temperatura e l’umidità, oltre a poter funzionare come un accelerometro, un giroscopio e un telecomando a infrarossi. L’integrazione di un connettore di tipo Grove di Seeed Studio sul quinto modulo consente di interfacciare alla piattaforma stessa un’ampia gamma di sensori e di attuatori aggiuntivi, che siano compatibili con Arduino. I kit di sviluppo modulari, come WunderBar, riducono notevolmente le difficoltà ad avvicinarsi al mondo di Internet delle Cose per tutti quegli sviluppatori che non hanno dimestichezza con l’hardware, poiché riescono a portare il software ancora più vicino all’hardware. Un ulteriore esempio, seppur sensibilmente differente, di soluzione modulare è rappresentato dall’unità C-Control AVR32-Bit di Conrad, la quale, una volta inserita sopra la scheda applicativa AVR32-Bit con funzionalità di web server già integrata, crea una piattaforma corredata anche di interfaccia Can bus. Il potente microcontrollore Atmel a 32 bit, di qualità adatta ad applicazioni industriali e automobilistiche, è programmabile nei linguaggi Basic oppure Compact-C; è, inoltre, possibile trasferire direttamente all’unità i programmi creati, attraverso la porta Usb. Un kit di sviluppo software completamente gratuito completa l’offerta, dando luogo ad una soluzione complessiva in grado di aiutare i tecnici a realizzare rapidamente i loro progetti di Internet delle Cose. Le librerie e gli esempi di programmi disponibili sul forum di C-Control contribuiscono, infine, a semplificare ulteriormente lo sviluppo delle diverse applicazioni.
• Approccio a singola scheda – Il prodotto Launchpad di Texas Instruments costituisce un buon esempio di potente soluzione hardware a singola scheda, in grado di fornire una programmazione rapida e funzionale dei microcontrollori destinati ad Internet delle Cose. La scheda, infatti, guida in modo pratico verso la programmazione dei microcontrollori per IoT. Il cuore di questo prodotto consiste in un microcontrollore Arm Cortex-M4 a 32 bit e un core già dotato di connettività Wi-Fi grazie al chip CC3100 adatto per reti locali wireless, integrato direttamente sulla scheda. Quest’ultima è espandibile attraverso schede ausiliarie – caratteristica che risulta assai utile – mentre la sua connettività di base comprende alcuni pin programmabili di ingresso e uscita per usi generali e molte altre interfacce, come SPi e I²C. La programmazione del microcontrollore, che avviene attraverso la porta Usb, si basa sulla piattaforma a codice sorgente aperto Energia, ma può essere, alternativamente, eseguita anche usando Code Composer Studio, un ambiente di sviluppo integrato assolutamente intuitivo.
