Intel Edison - nowość w zakresie rozwiązań embedded

W porównaniu do innych podobnych platform - takich jak Raspberry Pi, Intel Edison jest sporo mniejszy pod względem wymiarów zewnętrznych (wynoszą one 35,5×25×3,9 mm), do tego jest bardziej wydajny, energooszczędny i funkcjonalny. Ważne jest także, że Intel jako producent bardzo zaangażował się w stworzenie całego środowiska sprzętowego pozwalającego na wykorzystanie komputera, takie jak płytki bazowe z wyprowadzonymi złączami do szybkiego prototypowania czy moduły czujników.

Elementy te są w dużej części zgodne z Arduino, dzięki czemu dla wielu osób nie tworzy on dodatkowych barier na wejściu, zwłaszcza czasowych. Drugim ważnym aspektem jest dostępność oprogramowania i bibliotek procedur - praktycznie gotowych do wykorzystania i wymagających tylko konfiguracji. Jest to bardzo istotna cecha charakterystyczna Edisona, bo wiele równoważnych platform wymaga programowania i wiedzy z zakresu IT, co dla wielu potencjalnych nabywców jest kolejną barierą wejścia w świat IoT.

CZYM JEST EDISON?

Rys. 1. Intel Edison z zaznaczonymi blokami funkcjonalnymi

Głównym elementem komputera jest układ typu System-on-Chip zawierający dwurdzeniowy procesor Intel Atom taktowany zegarem 500 MHz oraz pomocniczy 32-bitowy mikrokontroler Intel Quark (100 MHz). Z procesorem współpracuje dwukanałowa pamięć RAM 1 GB LP DDR3, połączona z procesorem 32-bitową szyną danych, co zapewnia dużą przepustowość rzędu 800 MT/s. Pamięć zamontowana jest na procesorze jako tzw. PoP (Package over Package). System operacyjny (Yocto Linux v.1.6) i dane przechowywane są w pamięci Flash typu eMMC o pojemności 4 GB.

Za komunikację bezprzewodową odpowiada zintegrowany moduł firmy Broadcom 802.11a/b/g/n, zawierający Wi-Fi dual-band (2,4 i 5 GHz) oraz Bluetooth Low Energy (LE) w wersji 4.0 +2.1 EDR. Na płytce komputera jest umieszczona też antena ceramiczna oraz gniazdo koncentryczne, pozwalające na podłączenie opcjonalnej anteny zewnętrznej.

Komunikacja przewodowa i interfejsy to m.in. 40 linii GPIO, które mogą zostać skonfigurowane jako porty: UART, I²C, SPI, I²S oraz interfejs do karty pamięci SD. Kolejne 12 linii GPIO Edisona ma możliwość konfiguracji programowej jako wyjścia PWM, USB 2.0 z OTG oraz jako wyjścia z generatora zegarowego (32 kHz - 19,2 MHz). Interfejsy te są dostępne na jednym miniaturowym 70-pinowym złączu łączącym komputer z otoczeniem. Edison zasilany jest napięciem od 3,3 do 4,5 V, zakres temperatur jego pracy wynosi 0...40°C.

PŁYTKI ROZWOJOWE

Z uwagi na wysoką miniaturyzację sam komputer trudno jest wykorzystać w prototypowaniu lub projektach aplikacji o unikalnych właściwościach. Już samo złącze komunikacyjne jest tutaj problemem, bo jest ono typu HDI i występuje tylko jako do montażu SMT. Aby ten problem nie spędzał snu z powiek, oprócz głównej płytki z komputerem Intel zaprojektował dwa dodatkowe zestawy startowe ułatwiające tworzenie aplikacji.

Ich cechą wspólną jest to, że zawierają złącza (zasilające i komunikacyjne), niezbędne układy interfejsowe, np. do USB i pozwalają na zamontowanie samego komputera. Zestaw Edison plus płytka rozwojowa stanowi tym samym całość funkcjonalną, umożliwiającą realizację projektów:

• Intel Edison Development Board with Arduino - jedna z bardziej rozbudowanych wersji płytek rozwojowych podobna funkcjonalnie do Arduino Yun i kompatybilna z Arduino Uno. Zawiera 20 cyfrowych linii wejścia-wyjścia, w tym ma 4 piny pracujące jako PWM. Jest też 6 wejść analogowych, UART, I²C, 6-pinowy ICSP (SPI), dwa micro USB i port karty SD. Płytka ma też gniazdo zasilania ze stabilizatorem (7-15 V).
• Intel Edison Breakout Board - niewielka płytka prototypowa, jej wymiary są tylko odrobinę większe niż samego Edisona. Ma ona wyprowadzone na piny na płytce drukowanej natywne linie IO komputera z logiką 1,8-woltową i pozwala na zmontowanie swojego układu lub zamontowanie złącza. Są też dwa gniazda micro USB i złącze zasilające.

KOMPLET OPROGRAMOWANIA

Rys. 2. Schemat środowiska programistycznego dla Edisona

Dla Edisona dostępny jest specjalnie przygotowany Yocto Linux 1.6 w formie obrazu Intel IFWI (Integrated FirmWare Image) plus programy narzędziowe dla PC pozwalające wgrać obraz do pamięci Flash komputera. Konfiguracja następuje z poziomu dołączonego przez USB peceta z zainstalowanym terminalem.

Po za logowaniu się jako root można wywołać przygotowaną aplikację pozwalającą skonfigurować połączenie internetowe po Wi-Fi lub połączenie lokalne. Wgranie firmware’u ułatwia przygotowany przez producenta pakiet Intel Edison Board Installer, zawierający drivery dla peceta, z poziomu którego wykonywana będzie operacja, a także odpowiednie narzędzie (Flash Tool Lite).

Wymieniony pakiet Edison Board Installer zawiera też środowisko programistyczne niezbędne do tworzenia aplikacji. Do wyboru mamy: Arduino - zintegrowane środowisko programistyczne umożliwiające pisanie oprogramowania na urządzenia zgodne z Arduino, Eclipse dla piszących w C/C++ oraz Intel XDK IoT Edition (aplikacje JavaScript on-board app i HTML5).

Po instalacji w zasadzie można od razu skorzystać z jakiegoś gotowego przykładu, aby efektownie błysnąć diodą LED na płytce lub odczytać dane z czujnika. To oczywiście w ramach sprawdzenia, że całość działa, bo oferowane narzędzia programowe są znacznie bardziej złożone i pozwalają na realizację ambitnych projektów.

Dla programistów są przygotowane biblioteki, np. Sensor and I/O Libraries, zawierająca drivery i procedury dla czujników takich jak akcelerometry, czujniki wilgotności, z której można korzystać, programując w C/C++, JavaScript lub Python. Zasoby te oraz inne przykłady dostępne są jako repozytoria GitHub. Planowane jest udostępnienie w niedalekiej przyszłości systemu RTOS jako alternatywy dla Linuksa, co z pewnością otworzyłoby przed Edisonem drzwi do zaawansowanych systemów automatyki i podobnych.

WSPARCIE PARTNERÓW

Fot. 1. Platformy rozwojowe dla Arduino i Breakout Board

Poza wyszczególnionymi wcześnie płytkami przygotowanymi przez Intela na rynku są zestawy opracowane przez współpracujące firmy zewnętrzne. Poniżej prezentujemy opisy kilku najpopularniejszych, niemniej trzeba pamiętać, że oferta takich produktów szybko się powiększa. Większość takich zestawów to w rzeczywistości płytki nakładkowe Arduino, wykorzystujące zasoby Edisona za pośrednictwem płytki startowej Intela:

• Grove Kit firmy Seeed Studio - to zestaw modułowy płytek shieldowych Arduino zawierających czujniki, wyświetlacz, akcelerometr, czujnik dotyku, elementy wykonawcze (przekaźnik, buzzer, LED-y, przyciski) oraz kable i oprogramowanie przeznaczone do szybkiego prototypowania i testowania pomysłów z zakresu IoT.
• DF Robot Starter Kit - to z kolei zestaw zawierający płytkę nakładkową Arduino, płytkę z wyświetlaczem i klawiaturą oraz czujniki: światła, dotykowy, PIR, wilgotności, dźwięku i podobne moduły a także serwomechanizm. Całość kierowana jest do osób zajmujących się robotyką.
• SparkFun Starter Pack for Intel Edison - są to 3 niewielkie płytki, które można spiąć w całość razem z Edisonem, z liniami I/O, akumulatorem i płytką bazową do integracji z resztą urządzenia.

Na koniec warto dodać, że wsparciem dla osób zainteresowanych wykorzystaniem Edisona jest uruchomiony przez Intela IoT Developer Program, który w ramach społeczności internetowej daje dostęp do wiedzy, narzędzi i oprogramowania pomagającego w tworzeniu aplikacji. Ta część bardzo szybko się rozrasta, już dzisiaj są tam dostępne aplikacje pozwalające na komunikację i przetwarzanie danych w chmurze.

Zaletą tego miejsca jest też to, że w ramach jednej witryny zgromadzono komplet niezbędnych rzeczy: dokumentację, oprogramowanie, wsparcie techniczne w ramach forum itd. W sytuacji, gdy tematyka IoT kojarzy się wielu osobom z szumem informacyjnym i bałaganem, miejsce to (https://software.intel.com/en-us/iot/home) można uznać za wzór uporządkowania.

Intel Polska
intel.ly/1EXub2q