Gateway
Hardware Gateway
Das Gateway enthält einen Mikrocontroller- mit RF-Modul, und wird entweder über einen USB/UART-Schnittstelle oder Over The Air (OTA) also drahtlos programmiert.
Das Gateway besitzt neben USB auch BLE und somit die gleichen Schnittstellen wie der Sensor-Stick, sowie zusätzlich WLAN zur Übertragung der Messdaten an einen Online-Speicher (Cloud-Plattform). Für die WLAN-Schnittstelle wird ein vorzertifiziertes Modul mit integriertem TCP/IP-Stack verwendet. Dieses unterstützt eine Datenübertragung nach 802.11 b/g/n/e/i und bietet Sicherheitsfeatures nach WPA/WPA2 PSK.
Eine Mini-USB-Schnittstelle dient auch zur Kommunikation mit einem PC. Dies geschieht mit Hilfe eines USB nach UART Umsetzers, der PC-seitig einen virtuellen COM-Port zur Verfügung stellt.
Als Controller-/RF-Modul wird ein vorzertifiziertes Modul mit integrierter BLE-Antenne verwendet. Im Gegensatz zu einer diskret aufgebauten Schaltung hat dies den Vorteil, dass weniger diskrete Bauteile benötigt werden und ein geringerer Fertigungs- und Logistikaufwand entsteht. Gleichzeitig wird durch die Vorzertifizierung das FCC- und BLE-Listung sowie die CE-Kennzeichnung vereinfacht.
Um ausreichend Rechenleistung zur Verfügung zu haben, wird ein Ultra-Low-Power (ULP) Mikrocontroller aus der ARM-Cortex-M4F-Familie mit 512kB FLASH und 64kB RAM und einer Crypto-Engine sowie Nahfeldkommunikation (NFC) eingesetzt. Diesem stehen bis zu 32Mbit interner Messdatenspeicher sowie eine Micro-SD-Karte zur Seite. Damit sind auch Anwendungen wie Echtzeitdatenanalyse, FFT-Berechnungen, Auswerten von großen Datenmengen, wie beispielsweise gestreamten Audio-Daten möglich.
Der drahtgebundene Datenaustausch mit den Sensor-Sticks erfolgt über eine serielle Schnittstelle (UART). Hierfür stehen zwei Standard-USB-Steckverbinder Typ A zur Verfügung. Das Registrieren eines Sensor-Sticks (Pairing und Schlüsselaustausch) am Gateway erfolgt durch Anstecken an einen der Typ A USB-Steckplätze. Dies stellt eine relativ sichere und schwer zu manipulierende Möglichkeit dar, um ein System zu konfigurieren.
Ein Arduino®-Uno kompatibler Formfaktor stellt zudem eine einfache Erweiterungsmöglichkeit dar. So lassen sich viele gängige Arduino-Shields verwenden. Dadurch ist es beispielsweise sehr einfach möglich eine Mobilfunk-Anbindung oder einen anderen Funkstandard wie ISM (868 MHz), LoRa oder Enocean usw. nachzurüsten. Weiterhin verfügt das Gateway über eine externe I2C-Schnittstelle die auf einen Seeedstudio Grove-Stecker geführt ist.
Die Spannungsversorgung des Gateways erfolgt über Mini-USB. Dabei kann sowohl ein PC zur Versorgung dienen, als auch ein USB-Steckernetzteil oder eine hinreichend große USB-Power Bank.
Ein passendes Gehäuse ist ebenfalls erhältlich und vereinfacht so die Transportierbarkeit und den festen Einbau des Gateways.
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