Почти 100 лет назад гениальный ученый предрек изобретение «большого мозга», который с помощью волн будет управлять вещами. Современники восприняли идею Николы Теслы как абсурд. Зато сегодня российские ученые создают устройства для «Интернета вещей» и таким образом, можно сказать, претворяют в жизнь многие пророчества «повелителя молний».
Как менялось отношение человечества к идее?
Никола Тесла в свое время предсказал появление интернет-технологий, смартфонов, планшетов, модулей Wi-Fi и даже беспилотных летательных аппаратов. В своих теоретических работах он особое внимание уделял «большому мозгу». Именно так ученый называл сегмент интернет-пространства, к которому предлагал подключать разные полезные устройства и таким образом выполнять всевозможные технологические операции при минимальном участии людей. С этих его идей и началась история IoT-технологий…
Какую роль сыграл коронавирус?
В новом тысячелетии была окончательно сформулирована общая миссия «Интернета вещей». Она состоит в том, чтобы сделать с помощью инновационных методов максимально результативными, безопасными, быстрыми сложные рабочие процессы. И здесь одним из важных показателей эффективности IoT-технологий стала экономичность. Свою лепту в развитие инновационных систем внесла, что примечательно, пандемия коронавируса. Именно она привела человечество к осознанию факта: цивилизации необходимы новые системы, функционирующие без участия людей и автономно выполняющие задачи (в том числе в удаленном режиме).
Об архитектуре и особенностях IoT
Самоизоляция, самодистанцирование во время пандемии существенно повысили коммерческую ценность технологических IoT-разработок. «Интернет вещей» занял свое постоянное место в различных сферах, в том числе здравоохранении, образовании, менеджменте, логистике (вплоть до доставки товаров конечным потребителям).
Уровни современной архитектуры IoT:
- Конечные устройства. Это физические вещи в «Интернете вещей», то есть сами гаджеты. Они выполняют роли порталов между реальным и виртуальным мирами.
- Специальное ПО. Программное обеспечение делает устройства «умными» и одновременно решает целый перечень разноплановых задач: от организации сбора информации, интеграции элементов систем до визуализации данных и взаимодействия конечных устройств с IoT.
- Коммуникации. Уровень состоит из 2 сегментов: физические подключения (в том числе спутниковая связь) и специальные протоколы, используемые для «Интернета вещей».
- IoT-платформа. Здесь происходит сбор, анализ всех данных и передача тех пользователям в удобной для них форме. Платформы бывают облачными и локальными. В любом случае тут первоочередными для разработчиков являются вопросы надежности, независимости, безопасности IoT-платформ.
Все перечисленные уровни динамично развиваются. При этом устройства для аппаратного обеспечения деятельности различных систем «Интернета вещей» прогрессируют так же быстро, как и узкоспециализированные интернет-технологии.
Что предлагают воронежские ученые?
Новая разработка Воронежского НИИ электронной техники привлекла внимание широкой общественности в первую очередь потому, что специалисты АО «НИИЭТ» предложили решения, благодаря которым повысится степень универсальности одноядерных 32-разрядных микроконтроллеров на основе архитектуры RISC-V. Такие микросхемы можно будет применять не только в устройствах «Интернета вещей», но и в автоматизированных производственных системах.
Особенности новых микроконтроллеров:
- Малое количество выводов при том, что внутренняя периферия, аппаратные ресурсы каждой микросхемы выполняют сложные задачи.
- Наличие встроенного умножителя, блока вычислений с плавающей точкой одинарной точности, отладчика с конечным автоматом (TAP-контроллером) и аппаратным интерфейсом JTAG.
- Применение 8-канального специализированного DMA-контроллера общего назначения для пересылки данных без использования ядра микроконтроллера.
- Увеличение объема оперативной памяти данных SRAM от 64 Кбайт, встроенной энергонезависимой памяти — до 256 Кбайт.
- Использование для связи между компонентами системы интерфейса GPIO.
- Оснащение радиочастотными интерфейсами для приема и передачи данных.
- Добавление 5 мультифункциональных таймеров (16- и 32-разрядных) с функцией термоконтроля.
- Также у каждого нового микроконтроллера есть часы реального времени с автономным питанием (от батареи), 2 порта SPI, 2 внутрисистемных контроллера интерфейса I2C, 8-канальный 12-битный аналого-цифровой преобразователь.
Всего же воронежские ученые должны разработать 4 модификации таких микросхем в рамках реализации инновационного проекта. Его конечной целью является переход на серийное производство серии 32-разрядных микроконтроллеров. Реализация идей отечественных специалистов стала возможной благодаря тому, что государство с 2021 года выделяет федеральные субсидии разработчикам ЭКБ (электронной компонентной базы) и модулей на ее основе.