قسمت 5-خانواده بردهای آردوینو (اینترنت اشیا و پوشیدنی)

بردهای اینترنت اشیا (IOT)

اینترنت اشیا به ‌مجموعه ای از قطعات کامپیوتری، اشیا و حتی انسان‌های مرتبط با یکدیگر گفته می‌شود که ‌هر کدام از آنها دارای یک شناسه[2] منحصر به ‌فرد می‌باشند و بدون نیاز به ‌دخالت انسان، این اشیا قادر خواهند بود تا از طریق شبکه ‌اینترنت به ‌ارتباط با یکدیگر بپردازند. در چنین حوزه ای تمرکز اصلی روی چگونگی تعامل ماشین‌ها با یکدیگر می‌باشد.در آیندة نه چندان دور، دنیایی که ‌در آن زندگی می‌کنیم، دنیایی متصل[3] خواهد بود و دیگر نباید نگران خیلی از اشیایی باشیم که ‌در اطراف ما وجود دارند، زیرا این اشیا به ‌اندازه کافی هوشمند شده اند که ‌نیاز به ‌مراقبت ما ندارند و تمامی‌این موارد بدلیل وجود اینترنت اشیا می‌باشد.

برای روشن شدن ماهیت شی در اینترنت اشیا، یک مثال واقعی را مطرح می‌کنیم. به ‌طور کلی یک شی یا thing در مبحث اینترنت اشیا می‌تواند انسانی باشد که ‌یک تراشه مانیتور کننده ضربان قلب، در بدن او جایگذاری شده است که ‌به ‌محض مشاهده مشکلی برای ضربان قلب این فرد، پیغامی‌را برای پزشک، بیمارستان یا اطرافیان این شخص ارسال می‌کند. مثال دیگری از شی می‌تواند خودرویی باشد که ‌با استفاده از سنسورهای خاص، به ‌محض کم شدن باد تایرها، این موضوع را به ‌اطلاع راننده می‌رساند. در واقع، هر چیز یا شی که ‌بتوان به ‌آن یک IP اختصاص داد را در اینترنت اشیا می‌توان به ‌عنوان یک ماهیت واقعی در نظر گرفت.

شرکت آردونیو نیز در زمینه تولید بردهای قابل استفاده در اینترنت اشیا فعالیت گسترده ای را شروع نموده است این بردها بر مبنای میکروکنترلر خانواده ARM و AVR می‌باشند. در ادامه، ‌بردهای اینترنت اشیا مبتنی بر میکروکنترلر AVR مورد بررسی قرار می‌گیرد.

برد آردونیو YUN

برد آردونیو YUN یک برد میکروکنترلری بر مبنای ATMEGA32U4 و Atheros AR9331 می‌باشد.. برد دارای، اترنت و wi-Fi داخلی، پورت USB-A، شیار کارت میکرو SD، 20 پایه‌ورودی-خروجی دیجیتال (که ‌از این 20 پایه، ‌7 پایه می‌تواند به ‌عنوان خروجی‌های PWM و 12 پایه، ‌به ‌عنوان ورودی آنالوگ مورد استفاده قرار گیرد)، نوسان ساز کریستالی 16 مگا هرتز، اتصال میکرو USB، هدر ICSP وسه کلید ریست می‌باشد.

تقاوت عمده YUN با سایر بردهای آردونیو، در برقراری ارتباط با لینوکس به صورت روی برد [4]می‌باشد. بنابراین این امکان فراهم می‌آید که ‌یک شبکه ‌کامپیوتری قدرتمند و یک برد آردونیو را در این برد، به صورت همزمان استفاده نمود. علاوه بر دستورات لینوکس، کاربر می‌تواند برای تعامل مطمئن تر، shell یا اسکریپت پایتون خود را بنویسید. YUNمانند LEONARDO دارای میکروکنترلر ATMEGA32U4 می‌باشد با این تفاوت که ‌روی این برد سیستم عامل لینوکس وجود دارد. (در این برد نیز بدلیل وجود ATMEGA32U4 نیازی به ‌داشتن پردازندة ثانویه که ‌نقش پل ارتباطی و تبدیل USB به ‌سریال را ایفا کند، نمی‌باشد).

 برد آردونیو ETHERNET

برد آردونیو ETHERNET یک برد میکروکنترلری بر مبنای میکروکنترلر ATMEGA328 می‌باشد. این برد دارای 14 پایه ورودی -خروجی دیجیتال، 6 ورودی آنالوگ، نوسان ساز کریستالی 16 مگاهرتز، اتصال RJ45، فیش تغذیه، هدر ICSP و یک کلید ریست می‌باشد.

در این برد پایه های 10 و 11 و 12 و 13 برای برقراری ارتباطی با ماژول اترنت کنار گذاشته شده اند و نباید از این پایه ها استفاده شود. بنابراین تعداد پایه های ورودی -خروجی در دسترس، به ‌9 پایه می‌رسد که ‌از 4 تای این پایه ها می‌توان به ‌عنوان خروجی‌های PWM استفاده نمود. تفاوت برد ETHERNET با سایر بردهای آردونیو، این است که ‌این برد آی سی درایور USB به ‌سریال را روی خود ندارد، اما دارای واسط WIZNET ETHERNET می‌باشد که ‌در شیلد ETHERNET وجود دارد. کارت خوان میکرو SD روی برد که ‌از آن می‌توان برای ذخیره سازی فایل‌ها در شبکه ‌استفاده نمود، از طریق SD Library در دسترس می‌باشد. پایه 10 برای WIZNET و پایه 4 به ‌عنوان SS برای کارت میکرو SDدر نظر گرفته شده است.

هدر برنامه ریزی سریال 6 پایه موجود در برد، با آداپتورهای USB به ‌سریال موجود در بازار سازگار می‌باشد. این هدر از ریست اتوماتیک پشتیبانی می‌کند. بنابراین بدون نیاز به ‌فشردن کلید ریست روی برد، می‌توان برنامه ها را از محیط Arduino IDE به ‌برد انتقال داد. هنگامی‌که ‌این هدر به ‌آداپتور USB به ‌سریال متصل می‌شود، برد آردونیو ETHERNET از طریق مبدل تغذیه می‌شود.

مشخصات برد ETHERNET

بردهای پوشیدنی[1]

منسوجات هوشمند که ‌به ‌عنوان منسوجات پوشیدنی نیز شناخته می‌شوند، توجه بسیاری از علاقمندان در زمینه طراحی لباس‌های هوشمند را به ‌خود جلب کرده است. بردهای آردونیو پوشیدنی و خانوادة آردونیوهای LILYpad که ‌در سال 2007 به ‌بازار معرفی شدند، سبب گردیدند بسیاری از افرادی که ‌رویای ترکیب تکنولوژی و پوشش هر روزة خود را داشتند، بتوانند به ‌این رویا دست پیدا کنند.

بردهای آردونیو پوشیدنی، شامل یک میکروکنترلر و کانکتورهايی در اطراف آن است که ‌با استفاده از نخ‌های رسانای [1]مخصوص و انعطاف پذیری که ‌برای این منظور طراحی شده اند، می‌توان آنها را به ‌لباس دوخت.

 برد آردونیو GEMMA

برد آردونیو GEMMA، بر مبنای میکروکنترلر ATtiny85 می‌باشد.این برد دارای 3 پایه‌ورودی – خروجی دیجیتال (که ‌از این 3 پایه 2، پایه می‌تواند به ‌عنوان خروجی PWM و یک پایه به ‌عنوان ورودی آنالوگ مورد استفاده قرار گیرد)، کریستال 8 مگا هرتز، اتصال میکرو USB، اتصال JST برای باتری 7/3 ولتی و یک کلید ریست می‌باشد. در این برد همه امکانات لازم برای کار با میکروکنترلر فراهم شده است. برای شروع به ‌کار با برد کافیست آن را از طریق یک کابل USB به ‌کامپیوتر متصل کرده و یا از طریق باتری تغذیه شود.

 آردونیو LILYPAD USB

آردونیو LILYPAD USB، یک برد میکروکنترلری بر مبنای میکروکنترلر ATMEGA32U4 می‌باشد. این برد دارای 9 پایه‌ورودی – خروجی دیجیتال (از این 9 پایه 4 پایه می‌تواند به ‌عنوان خروجی PWM و 4 پایه به ‌عنوان ورودی آنالوگ، مورد استفاده قرار گیرد)، یک رزوناتور 8 مگا هرتزی، اتصال میکرو USB، اتصال JST برای باتری لیتیوم پلیمری 7/3 ولتی و یک کلید ریست می‌باشد. این برد همه امکانات لازم جهت راه اندازی میکروکنترلر را دارا می‌باشد. برای شروع به ‌کار با این برد کافیست آنرا با استفاده از یک کابل USB به ‌کامپیوتر متصل نمود یا از طریق باتری تغذیه کرد.

تفاوت برد آردونیو LILYPAD USB با سایر بردهای LILYPAD، استفاد از ارتباط USB داخلی با میکروکنترلر ATMEGA32U2 می‌باشد. بنابراین در این برد نیازی به ‌استفاده از مبدل USB به ‌سریال نمی‌باشد. علاوه بر اینکه ‌این برد نقش پورت COM مجازی را دارد، از دیدگاه کامپیوتر به صورت یک موس یا صفحه کلید دیده می‌شود.

مشخصات برد LILYPAD USB

نمونه هایی از کارهای مبتنی بر بردهای آردوینو پوشیدنی را می توانید از سایت های زیر مشاهده کنید.

https://learn.sparkfun.com/tutorials/tags/wearables?page=all

https://www.hackster.io/projects/tags/wearables

https://www.adafruit.com/product/659

[1] Conducting Threads

[1] Wearable Arduino

1-Internet of Things

2-ID

3-Connected

[4] On Board