PlacePod – парковочный датчик на базе STM32

Благодаря контроллеру STM32L071, Bluetooth-модулю SPBTLE-RF и программным платформам, разработанным STMicroelectronics, компании PNISensor удалось создать интеллектуальный датчик парковки с автономным питанием, который в ближайшем будущем существенно облегчит водителям поиск места стоянки
870
В избранное

logo_ST.png (837 b)Благодаря контроллеру STM32L071, Bluetooth-модулю SPBTLE-RF и программным платформам, разработанным STMicroelectronics, компании PNISensor удалось создать интеллектуальный датчик парковки с автономным питанием, который в ближайшем будущем существенно облегчит водителям поиск места стоянки.

PlacePod – интеллектуальный датчик парковки, созданный компанией PNI Sensor на базе микроконтроллера STM32L0. Использование STM32L0 помогает увеличить срок службы батареи. Несмотря на то, что PlacePod имеет компактные размеры и умещается на ладони, он точный, надежный и быстрый. Датчик может быть установлен как на дорожном полотне, так и под ним. При обнаружении припаркованного автомобиля он немедленно отправляет сигнал в облачную систему, используя субгигагерцевую сеть, например, LoRa или Sigfox (рисунок 1).

При обнаружении припаркованного автомобиля PlacePod отправляет сигнал в облачную систему

Рис. 1. При обнаружении припаркованного автомобиля PlacePod отправляет сигнал в облачную систему

В дальнейшем предполагается создание приложений, использующих информацию, получаемую от датчиков, для помощи автомобилистам, которые ищут место для стоянки. Такие приложения помогут сократить время, затрачиваемое на поиск парковочных мест, повысив тем самым эффективность вождения и уменьшив объем выхлопных газов. Наконец, PlacePod функционирует в широком температурном диапазоне, что гарантирует надежную работу на открытом воздухе независимо от погодных условий. В настоящий момент датчики PlacePods производства PNI уже установлены в Монреале, в Калифорнийской долине и в Британской Колумбии.

Одна из главных отличительных особенностей PlacePod заключается в использовании магнитоиндуктивного датчика RM3100 производства компании PNI. Разработка такого датчика началась в 1989 году при поддержке правительства США. Тогда перед компанией была поставлена задача по созданию защиты от различных электромагнитных помех, в частности – от линий электропередач и метро. Базовым компонентом RM3100 является индуктивность с насыщаемым сердечником, который обеспечивает стабильные и точные измерения вне зависимости от факторов окружающей среды. После многих лет доработок датчик обрел широчайший динамический диапазон и отличное соотношение «сигнал/шум». Еще одним важным элементом PlacePod является сопроцессор SENtral от PNI (рисунок 2). Этот сопроцессор представляет собой специализированную интегральную схему (ASIC), которая напрямую взаимодействует с датчиком RM3100 и обрабатывает получаемые данные с использованием запатентованных алгоритмов. Кроме того, компания PNI воспользовалась тремя технологиями от STMicroelectronics для создания экосистемы, которая могла бы в полной мере реализовать все достоинства RM3100.

PlacePod с раскрытым корпусом позволяет оценить внешний вид печатной платы

Рис. 2. PlacePod с раскрытым корпусом позволяет оценить внешний вид печатной платы

PlacePod в STM32CubeMX

PNI и ST имеют давнюю историю взаимодействия, но использование микроконтроллера ST в составе PlacePod является прямым следствием доступности таких инструментов разработки как, например, платформа STM32CubeMX, которая изменила всю концепцию создания прототипов. Руководитель конструкторского отдела Джо Миллер поясняет:

– Я установил спящий режим, настроил тактовую частоту, различные выходы и интерфейсы, такие, например, как SPI, UART и I²C, проверил режим ожидания. После этого я просто сгенерировал заголовочные файлы и передал их разработчикам программного обеспечения. В результате я оптимизировал потребление энергии на основе бюджета мощности с учетом количества инструкций, необходимых для запуска. В дальнейшем это помогло программистам эффективно создать свое приложение вокруг этого каркаса.

Как правило, программисты стараются оптимизировать код таким образом, чтобы контроллер максимально быстро выполнял необходимые команды и возвращался обратно в спящий режим. Однако разработчики из PNI знают, что бывают случаи, когда с точки зрения затрат мощности выгоднее использовать меньшую тактовую частоту, несмотря на то, что это приведет к увеличению длительности выполнения операций. STM32CubeMX позволяет упростить расчет потребления и помогает разработчикам найти оптимальное соотношение производительности и мощности.

Независимо от того, создает ли разработчик систему управления двигателем, интеллектуальный графический калькулятор с высокой оптимизацией кода или датчик парковки, применение STM32CubeMX гарантирует экономию времени и быструю генерацию проверенных файлов конфигурации. Множество опций и графический пользовательский интерфейс упрощают настройку тактовых частот, портов ввода-вывода и прочих блоков микроконтроллера.

От Nucleo Board к PlacePod

Как и во многих других проектах, история датчика PlacePod началась с использования платы Nucleo, с помощью которой инженеры смогли разработать базовую концепцию будущего продукта. В этом конкретном случае прототип на базе Nucleo был лишь отправной точкой и просуществовал недолго. Конечное приложение требовало иной конфигурации выводов микроконтроллера. В итоге было решено перейти на собственную печатную плату, что, учитывая большой опыт работы с продуктами ST, не составило для разработчиков компании PNI большого труда. Тем не менее, плата Nucleo и открытая документация, доступная на веб-сайте ST, серьезно помогли инженерам. В итоге компания PNI Sensor создала плату, в которой отсутствовали ненужные элементы, в частности – интерфейс Arduino, и быстро протестировала ее конфигурацию с помощью STM32CubeMX.

Главным преимуществом такого подхода является то, что команда PNI Sensor на самых ранних этапах разработки убедилась, что в их распоряжении есть все, что нужно для успешного создания конечного продукта. Это придало разработчикам уверенности и помогло сосредоточиться непосредственно на реализации датчика. Другим преимуществом стала возможность быстрого перехода между различными микроконтроллерами семейства STM32L0. В самом начале использовался микроконтроллер STM32L073, но поскольку датчик не требовал контроллера ЖК-дисплея, в итоге было решено перейти на STM32L071, что позволило дополнительно упростить схему. Обычно смена контролера становится сложной задачей, но в данном случае STM32L073 и STM32L071 имеют повыводную совместимость, что максимально упрощает процесс миграции в рамках STM32CubeMX.

BlueNRG-MS в PlacePod

PlacePod использует и другие компоненты ST, одним из которых стал SPBTLE-RF. SPBTLE-RF представляет собой модуль Bluetooth 4.1, который включает в себя процессор BlueNRG-MS, симметрирующие трансформаторы, фильтры и антенны. Данный модуль представляет собой законченное и сертифицированное решение. Джо Миллер рассказал:

– Мы рады, что благодаря этому модулю от ST нам не пришлось тратить силы на разработку радиоинтерфейса. SPBTLE-RF имеет сертификаты CE, TELEC, BQE и FCC. Мы не производили трассировку ВЧ-платы, а воспользовались готовым решением. Кроме того, мы получили помощь в разработке напрямую от ST. Наши инженеры общались со специалистами этой компании по телефону и по электронной почте, и смогли легко реализовывать функцию обновления Over-The-Air (OTA).

Варианты установки PlacePod

Рис. 3. Варианты установки PlacePod

PNI Sensor использует систему OTA для обновления прошивки модуля BlueNRG-MS, а также микроконтроллера и ASIC-датчика RM3100. Следовательно, если возникнет необходимость в обновлении прошивки или калибровке датчика, можно отправить программный код с помощью OTA, чтобы исправить любую проблему в рекордно короткие сроки. С помощью OTA удается обойтись без прямого физического контакта с PlacePod, что имеет решающее значение для датчиков, которые предполагают автономную работу под землей в течении 10 лет (рисунок 3). Кроме того, модуль теперь совместим с Bluetooth Mesh, поэтому в ближайшее время компания PNI Sensor сможет воспользоваться новым стандартом.

Производитель: STMicroelectronics
Наименование
Производитель
Описание Корпус/
Изображение
Цена, руб. Наличие
STM32L051C6T6
STM32L051C6T6
STMicroelectronics
Арт.: 1344606 ИНФО PDF AN RD RND DT
Доступно: 2361 шт. от: 85.5 руб.
Ultra-low-power ARM Cortex-M0+ MCU with 32 Kbytes Flash, 32 MHz CPU
STM32L051C6T6 от 85,50 от 30 шт. 85,50 от 66 шт. 85,50 от 142 шт. 85,50 от 372 шт. 85,50
2384 шт.
(на складе)
STM32L051C8T6
STM32L051C8T6
STMicroelectronics
Арт.: 1345144 PDF AN RD DT
Доступно: 1205 шт. от: 166 руб.
ARM Microcontrollers - MCU 16/32-BITS MICROS
STM32L051C8T6 от 166,00 от 25 шт. 142,00 от 55 шт. 128,00 от 117 шт. 118,00 от 250 шт. 112,00
1227 шт.
(на складе)
STM32L051K8T6
STM32L051K8T6
STMicroelectronics
Арт.: 1345147 PDF AN RD DT
Доступно: 592 шт. от: 176 руб.
ARM Microcontrollers - MCU 16/32-BITS MICROS
STM32L051K8T6 от 176,00 от 23 шт. 151,00 от 51 шт. 136,00 от 110 шт. 126,00 от 250 шт. 120,00
1158 шт.
(на складе)
STM32L052K8U6TR
STM32L052K8U6TR
STMicroelectronics
Арт.: 1490345 PDF AN RD DT
Доступно: 1761 шт. от: 152 руб.
ARM Microcontrollers - MCU 16/32-BITS MICROS
STM32L052K8U6TR от 152,00 от 27 шт. 130,00 от 59 шт. 117,00 от 128 шт. 109,00 от 335 шт. 103,00
1363 шт.
(на складе)
398 шт.
(под заказ)
STM32L051C6T6TR
STM32L051C6T6TR
STMicroelectronics
Арт.: 1899854 PDF AN RD DT
Доступно: 406 шт.
Выбрать
условия
поставки
ARM Microcontrollers - MCU 16/32-BITS MICROS
STM32L051C6T6TR от 4 шт. от 491,31
406 шт.
(под заказ)
Выбрать
условия
поставки
STM32L051C8T6TR
STM32L051C8T6TR
STMicroelectronics
Арт.: 1899856 PDF AN RD DT
Доступно: 416 шт.
Выбрать
условия
поставки
ARM Microcontrollers - MCU 16/32-BITS MICROS
STM32L051C8T6TR от 4 шт. от 479,24
416 шт.
(под заказ)
Выбрать
условия
поставки
BLUENRG-MSCSP
BLUENRG-MSCSP
STMicroelectronics
Арт.: 1902806 PDF AN RD DT
Доступно: 490 шт.
Выбрать
условия
поставки
MCU, 32BIT, CORTEX-M0, 32MHZ, WLCSP-34
BLUENRG-MSCSP от 4 шт. от 407,31
490 шт.
(под заказ)
Выбрать
условия
поставки
BLUENRG-MSQTR
BLUENRG-MSQTR
STMicroelectronics
Арт.: 1920017 PDF AN RD DT
Доступно: 486 шт. от: 286 руб.
RF Microcontrollers - MCU ANALOG
BLUENRG-MSQTR от 286,00 от 15 шт. 245,00 от 32 шт. 221,00 от 68 шт. 205,00 от 178 шт. 194,00
10 шт.
(на складе)
476 шт.
(под заказ)
Производитель: PNI
Наименование
Производитель
Описание Корпус/
Изображение
Цена, руб. Наличие
13896 SENtral-A2 Sensor Fusion Coprocessor For Android
13896 SENtral-A2 Sensor Fusion Coprocessor For Android
PNI
Арт.: 2202081 ИНФО PDF
Доступно: 46 шт. от: 118 руб.
Сопроцессор 13896 SENtral-A2 Sensor Fusion Coprocessor For Android с поддержкой Android-совместимых датчиков движения
13896 SENtral-A2 Sensor Fusion Coprocessor For Android от 118,00 от 15 шт. 118,00 от 32 шт. 118,00 от 69 шт. 118,00 от 180 шт. 118,00
46 шт.
(на складе)

Сравнение позиций

  • ()