La integración de SparkFun y Digi acelera el desarrollo y la implementación de LoRaWAN

La creación de aplicaciones de sensores distribuidas y alimentadas por batería que dependen de la transmisión de pequeñas cantidades de datos a largas distancias depende de componentes de potencia ultrabaja, confiabilidad en entornos no controlados y una arquitectura relativamente simple y escalable. Eso hace que LoRaWAN (Long Range Wide Area Network) sea una opción líder para aplicaciones como edificios inteligentes, entornos de campus, comercio minorista y monitoreo industrial.

Las aplicaciones LoRaWAN cuentan con un alcance medido en millas, una duración de la batería de años y rentabilidad. Sin la necesidad de servicio celular, Wi-Fi o enrutamiento de malla, las comunicaciones LoRaWAN pueden cubrir granjas o fábricas desde una sola puerta de enlace.

Formalizado como una capa MAC abierta y una arquitectura de red en 2015 bajo los auspicios de LoRa Alliance, LoRaWAN es un protocolo y una arquitectura de red inalámbrica abierta de baja potencia que puede superar a alternativas como IoT celular, Wi-Fi, BLE, Zigbee, Thread y radios sub-GHz patentadas en términos de escalabilidad, simplicidad e interoperabilidad.

La alianza entre Digi y SparkFun promete acelerar el camino desde el concepto hasta la implementación. La alianza integra la plataforma IoT de borde a nube X-ON de Digi y el hardware SparkFun, junto con los microcontroladores Raspberry Pi.

Específicamente, los diseñadores pueden aprovechar la placa de desarrollo SparkFun 26060 IoT Node (Figura 1), que incorpora un módulo transceptor inalámbrico Digi XBee LR incorporado y la potente Raspberry Pi 2350A.

Figura 1: El nodo de IoT SparkFun 26060 incorpora un transceptor Digi XBee para conectividad con la plataforma en la nube X-On de Digi. (Fuente de la imagen: SparkFun)

El módulo se conecta automáticamente a la plataforma IoT en la nube Digi X-ON a través de una puerta de enlace Digi HX15 para LoRaWAN (Figura 2). La puerta de enlace está disponible por separado o como parte del kit Digi X-ON 27213 de SparkFun (edición de América del Norte).

Figura 2: La puerta de enlace HX15 de Digi proporciona la interfaz de datos entre los sensores LoRaWAN y, a través de Ethernet o LTE opcional, la plataforma en la nube Digi X-ON. (Fuente de la imagen: Digi International)

El ecosistema SparkFun Qwiic Connect simplifica la expansión del hardware con una biblioteca creciente de más de 100 sensores, actuadores y pantallas plug-and-play, todos conectados a través de una interfaz I²C común y un conector JST estandarizado de 4 pines. El nodo IoT de SparkFun incluye firmware preconstruido que detecta automáticamente los sensores SparkFun Qwiic conectados y comienza a transmitir datos a través de LoRaWAN utilizando el módulo Digi XBee LR, que se conecta con la puerta de enlace HX15 para enviar los datos a través de Ethernet o LTE opcional a la plataforma en la nube Digi X-ON. Digi X-ON proporciona transmisión cifrada desde la puerta de enlace a la nube, controles seguros de acceso de usuarios y metadatos a nivel de dispositivo.

Para los diseñadores, no se requiere configuración de puerta de enlace ni registro LoRaWAN. Pueden aprovechar la incorporación de sensores sin configuración y los flujos de datos listos para la nube del nodo a la nube sin necesidad de aprovisionamiento de usuarios, codificación o configuración de broker MQTT. Esto permite la creación rápida de prototipos, pruebas de concepto o implementaciones con poca (o ninguna) necesidad de LoRa o experiencia en la nube.

Los diseñadores pueden ajustar las frecuencias de muestreo, agregar soporte para sensores Qwiic adicionales o ajustar el formato de la carga útil sin comenzar desde cero. La plataforma Digi X-ON proporciona una vista centralizada de cada nodo implementado, rastreando el tiempo de actividad, el nivel de batería, la calidad de la señal y el historial de conexiones, todos los cuales son métricas críticas para la resolución de problemas y el refinamiento de redes de sensores distribuidos.

Flexibilidad de flujo de trabajo

El RP2350 proporciona a los diseñadores de productos una flexibilidad de flujo de trabajo única, lo que permite el desarrollo de aplicaciones para Arduino, MicroPython y C/C++ utilizando el SDK de Pico. Con soporte para los tres entornos, SparkFun IoT Node ofrece a los diseñadores opciones y flexibilidad, lo que permite flujos de trabajo que coinciden con su experiencia, desde secuencias de comandos de arrastrar y soltar en Python hasta código C optimizado mediante aceleración de hardware.

Los diseñadores pueden crear rápidamente prototipos de aplicaciones en MicroPython, probar sensores compatibles con Qwiic o ajustar los intervalos de muestreo en entornos en tiempo real. A medida que avanzan los proyectos, pueden realizar una transición sin problemas a Arduino o C++ completo para optimizar el consumo de energía, el uso de memoria o el rendimiento de E/S. SparkFun ofrece imágenes MicroPython prediseñadas específicamente para el módulo SparkFun IoT.

Tan pronto como un dispositivo IoT comienza a enviar datos, X-ON proporciona un panel para monitorear las lecturas de los sensores, verificar el estado del dispositivo e incluso enviar actualizaciones de firmware de forma remota. Los diseñadores de productos pueden seguir mejorando sus diseños sin necesidad de acceder físicamente a los dispositivos.

Esta colaboración proporciona una solución ideal para probar aplicaciones en el campo o ampliar un proyecto piloto para sistemas de sensores distribuidos alimentados por baterías. El diseño robusto de la puerta de enlace HX15, la arquitectura segura en la nube de Digi X-ON y la pila de firmware de aprovisionamiento automático reducen la fricción de pasar del laboratorio al campo. Los diseñadores pueden probar aplicaciones en condiciones reales con datos reales de sensores y luego escalar simplemente replicando las configuraciones de nodos y puertas de enlace sin rehacer el firmware o la integración en la nube.

La combinación del módulo IoT basado en RP2350 de SparkFun, la plataforma X-ON de Digi y el ecosistema de microcontroladores flexibles de Raspberry Pi ofrece un camino optimizado único desde el prototipo hasta la implementación. Ya sea que pruebe un nuevo sensor, valide el rango LoRaWAN u optimice el uso de energía, esta combinación admite la experimentación y el rigor de un diseño listo para la producción.

Con hardware abierto y conectividad estandarizada, los diseñadores pueden contar con adaptabilidad y longevidad a medida que sus proyectos de IoT crecen y evolucionan. Las aplicaciones creadas en esta plataforma son más portátiles y flexibles a medida que evolucionan los requisitos del proyecto.

Conclusión

El módulo IoT de SparkFun y el ecosistema Qwiic Connect, la plataforma segura en la nube de Digi X-ON y la versatilidad de desarrollo de Raspberry Pi garantizan un camino robusto y de baja fricción desde el concepto hasta la implementación para aplicaciones de sensores distribuidos. Al minimizar los obstáculos de configuración, optimizar la incorporación y proporcionar una administración centralizada de dispositivos, esta solución permite a los diseñadores innovar rápidamente, iterar de manera eficiente y escalar con confianza, ya sea para la creación de prototipos o implementaciones de campo a gran escala.