Умный и безопасный дом от STMicroelectronics – строим вмеSTе! (материалы вебинара)

Содержание

• Ознакомление с общей схемой умного дома от ST, протоколы и стандарты связи.
• Решения ST для интерфейсов умного дома: BLE, LoRa, ZigBee, WM Bus, Ethernet, ModBus
• Центр управления: выбираем правильный контроллер.
• Какие компоненты предпочтительнее использовать в датчиках, счетчиках ресурсов, а также для управления светом.
• Демонстрация работы компонентной базы ST.

Общая информация

Начало: 23 июня 2021 г. в 11:00 (МСК)
Продолжительность: 90 минут
Форма участия: бесплатно
Добавить в календарь: Google, iCal

Докладчики

	Иван Филяев — инженер по применению аналоговых компонентов компании STMicroelectronics		Вениамин Беляев — ведущий инженер по применению аналоговых компонентов компании STMicroelectronics
	Владислав Барсов — инженер компании КОМПЭЛ по программированию и применению микроконтроллеров  STMicroelectronics		Олег Пушкарев — инженер компании КОМПЭЛ по применению беспроводных решений и датчиков, обладающий 10-летним опытом работы с технологиями Bluetooth, ZigBee, WiFi, GSM и GPS/ГЛОНАСС

Использование интерфейса i1w в подобных системах для объединения датчиков и управляющих механизмов. Наличие компонентов с i1w в линейке ST

Данный интерфейс можно реализовать программно практически на любых микроконтроллерах.

LoRa?

Система на кристалле STM32WL поддерживает LoRa в диапазоне до 1 ГГц

Недорогие решения от ST для организации низкоскоростной связи (энергоэффективной) между различными устройствами. Например, STM32F4 (в качестве головного контроллера) и нескольких (5-10-20) датчиков (температуры влажности co2 специфичных исполняемых устройств (с шаговыми двигателями) использующих STM32L0 или т.п. (не требующих больших вычислительных мощностей)

Рекомендовал бы использовать решение BLE из серии BlueNRG-1/2/LP. На чипе помимо протокола BLE можно реализовать весь дополнительный функционал: работа с датчиками, управление шаговыми двигателями, работа с микрофоном. Преимущество решения на BLE ещё и в том, что для подобных небольших систем головным устройством может являться смартфон пользователя. У нас есть исходный код подобного приложения для iOS и Android. Выбор конкретного партномера зависит от требований к каждому из устройств. Для ускорения разработки может также использоваться сертифицированный модуль.

Второй вариант — платформа STM32WL, с поддержкой низкоскоростного протокола LoRa, дальность работы которого составляет до нескольких км в условиях средней застройки. Устройства снабжены 256 кБ памяти и ядром Cortex-M4, что позволяет реализовать сложные алгоритмы помимо радиосвязи.

Интересуют варианты систем с большими расстояниями (частный дом, большой участок с постройками, отдельные объекты до 1000 метров).

BlueNRG-LP (одновременная поддержка LongRange для связи с элементами системы и «обычного» BLE для совместимости со всеми смартфонами, имеется поддержка MESH) 2. СубГГц (S2-LP, но потребуется головное устройство).

Поддерживает ли STM в своих решениях стек BLE Mesh?

Да, как в линейках BlueNRG, так и STM32WB.

Какие модели устройств реализованы?

Generic, Lighting, Sensor, Vendor.

Как реализовано добавление нового устройства в сеть?

Конфигурация устройства (Provisionning) через смартфон с демо-приложением.

В наш век повальных беспроводных технологий насколько вредно/безопасно для здоровья использовать множество беспроводных компонентов? Вернее, ваш ответ как маркетологов понятен — беспроводные технологии безопасны. Но всё же не зря же пишут «не использовать рядом с медицинским оборудованием и кардиостимуляторами».

Влияние беспроводных технологий на здоровье человека до конца не изучено. Предупреждение об использовании сторонней аппаратуры совместно с жизненно важными устройствами связано с рядом возможных сложностей в плане ЭМС. Этот момент не связан с влиянием ЭМ волн непосредственно на организм человека.

Планирует ли компания STMicroelectronics выпустить полноценную среду программирования для 8-битных МК (аналог STM32CubeIDE)?

Семейство STM8 полностью сформировано и микроконтроллеры в этой линейке имеют до 128кБ памяти, что делает избыточным сложные инструменты типа STM32CubeIDE, в то же время ST предоставляет полностью бесплатный инструментарий ST Visual Develop + COSMIC, а также коммерческие компиляторы, например, от IAR. И эти среды, в совокупности с различными библиотеками, полностью раскрывают возможности STM8.»

Возможности быстрой интеграции в существующие системы вентиляции, отопления и безопасности. Средняя цена на полный комплект «Умного дома»?

STMicroelectronics предлагает компоненты, которые требуют классической технологии разработки аппаратуры — составление электрической принципиальной схемы, разводка печатной платы, написание программного обеспечения. Предлагаемые модули и отладочные платы ускоряют этот процесс, но говорить о быстрой интеграции можно только для готовых устройств. Готовых для применения законченных устройств «умного дома» компания не выпускает. А вопрос о цене на полный комплект «Умного дома» уместен скорее для готовых изделий.

Типы микроконтроллеров, применяемых в устройствах.

Для простых узлов умного дома подойдут модели семейств STM32G0/L0. Для устройств средней сложности и с батарейным питанием — STM32L4/L5. Если требования к вычислительной мощности достаточно высоки и требуется поддержка графических приложений, тогда оптимальным будет применение STM32H7

Какова целесообразность применения в качестве головного устройства STM32MP1?

STM32MP1 отлично подходит для применения в качестве центрального узла. Как и STM32H7, он оснащен дополнительным графическим функционалом, большим количеством интерфейсов и периферии, а также имеет рекордную производительность. Но, в отличие от H7, MP1- процессор, поэтому потребуются микросхемы внешней памяти. Также при работе с MP1 надо будет иметь дело с linux.

Когда нормализуется ситуация с поставками микроконтроллеров ST? Сейчас сроки поставки/цены чудовищные. Почему исчезли из продажи микроконтроллеры STM32Fxx, STM32H7xx? Когда они снова станут доступны? Где купить контроллеры STM?

На текущий момент спрос на электронные компоненты превышает все производственные ресурсы. Производители полупроводникового сырья не имеют возможности мгновенно нарастить выпуск своей продукции. Такой острый дефицит и необходимость инвестиций в новые заводы привели к росту цен на сырье, транспортировку и производство всех микросхем. По прогнозам такая ситуация может продлиться до середины 2022 года.

Контроллеры STM32 не стали исключением. Эти семейства одними из первых оказались в дефиците. Прогнозируется, что с начала следующего года STM32 станут более доступными на рынке.

В период дефицита повышается риск поставок контрафактной продукции. Мы рекомендуем осуществлять закупки STM32 только у официальных дистрибьюторов.

Сопряжение с оконечными каскадами интерфейсов передачи данных. Типы элементов для реализации интерфейсов.

STR485 с поддержкой интерфейса RS-485 на скорости до 20 Мбит/c из недавних разработок.

Что необходимо для создания умного дома?

Разделить пространство на отдельные зоны (они могут быть как физическими, так и логическими), для каждой из зон определить возможные варианты работы, реакции на события, взаимодействие с другими зонами, расписание работы в зависимости от времени суток, года и так далее; выделить уровни и иерархию управления; определить системы, общие для всего пространства.

Управление котельным оборудованием, диспетчеризация.

Для удалённого мониторинга рекомендуется сборка STWINKIT1B, для безопасного управления — изолированные ключи серий ISO и цифровые входы серии CLT.

Как организовать питание беспроводных компонентов системы? Как подзаряжать их аккумуляторы с наименьшими трудозатратами?

Для беспроводных устройств можем рекомендовать малошумные LDO серии LDLN, а также решения, а также DC/DC ST1PS02 (AN5599) и зарядное устройство для батарей STBC02 (AN5403), STEVAL-STWINKT1B как пример питания узла датчиков (UM2777).

Быть может наименее проблемная в этом плане проводная связь?

Есть совмещённый вариант беспроводной (на S2-LP и BlueNRG/STM32) и проводной (STKNX) KNX-связи, но сертификация KNX платная, стек тоже платный и принадлежит компании-партнёру TAPCO.

TLS?

Есть обучающий вебинар по интеграции «How to use wolfSSL software expansion for STM32Cube и Documentation | wolfSSL Embedded SSL/TLS Library». Поддержка TLS также интегрирована в Azure RTOS стек для STM32H7.

Узнавать местоположение на примере триангуляция, расстояние и беспроводное обновление, на руках комплект STM32WB55 Nucleo Pack

Определение местоположения на STM32WB55 не реализовано. Информация по обновлению firmware по воздуху описано в документе AN5243 Over-the-air application and wireless firmware update for STM32WB Series microcontrollers.

Интересует энергоэффективная (LE) передача GSM. Т.е. такой GSM модуль, который можно использовать в автономном устройстве со сроком службы, если не как BLE, то хотя бы сопоставимым.

Для таких задач у ST есть продукты с LoRa и NB. Это семейство STM32WL.
Помимо этого, есть такие публичные сети как Sigfox, которые также активно разворачиваются в городах России, например, полностью покрыты Москва и Санкт Петербург. И этот узкополосный протокол также поддерживается STM32WL.

На каком этапе жизненного цикла находятся микроконтроллеры STM32L05251?

Семейство STM32L0 будет находиться на конвейере еще не менее 10 лет.

Готов ли ST производить STM32L5хх в количествах, сравнимых с STM32L4хх, к концу этого года? Если нет, то к какому сроку планирует?

STM32L4 и STM32L5 производятся по одинаковому техпроцессу, на тех же фабриках, поэтому объёмы диктуются спросом и возможностями в условиях повышенного спроса.

Ориентировочные сроки и цены поставки в Россию.

Сроки разные на разные продукты, но сроки длинные, так как спрос в 2021 г. бьет все рекорды.

Работают ли ZB приборы от ST в сетях от SiLabs (Ember)?

ST сертифицировано поддерживает протокол ZigBee 3.0.

ST является членом ZB альянса с какого года?

С 2020 года.

Просьба назвать реальный проект реализации ZB сети с максимальным числом устройств, сколько устройств?

Mesh сеть на 700 устройств.

Возможно ли взаимодействие с точки зрения организации учебного курса на базе ваших решений в университете Дубна?

Если нет ограничений по поставке (например, некоторые ВУЗы исключают участие дистрибьюторов в предоставлении отладочных средств), возможно.

Можно прокомментировать удручающую ситуацию с поставкой STM32? Это навсегда или есть надежда на нормализацию?

Мы все знаем, что в 2021 г. фиксируется повышенный спрос не только на электронные компоненты, но и на большинство товаров и ресурсов, например есть дефицит кремния для изготовления полупроводников, с чем сталкиваются все компании в отрасли. Это макроэкономическое явление по сути. Когда спрос сменится спадом — можно только гадать, но все сходятся на том, что это произойдет не ранее середины 2022 г.

MQTT — это обязательная часть таких систем или есть другие решения?

Конечно не обязательная. Можно построить автономную систему.

На каких технологиях можно строить Mesh сети?

В теории — на любой. У ST есть готовое решение (стек, примеры, исходный код, приложение для смартфона и т.п.) для BLE.

Планируется ли в перспективе использовать UWB в качестве беспроводного канала для систем умного дома?

Технология ещё очень новая, пока планов по демонстрационным приложениям и китам нет.

Что лучше ZigBee или Zwave?

Zwave на нашем рынке очень редок, могут быть проблемы с поддержкой. У нас таких решений нет.

Планируется ли SoC SubGhz (stm32+S2LP)?

Есть вероятность выхода такого решения, но не раньше 2022 года.

Поясните подробнее, BlueNRG представляет собой микроконтроллер, который можно программировать как и остальные чипы ST?

BlueNRG можно также программировать, но на данный момент у них нет поддержки экосистемы STM32Cube. Про ядро M0+ в составе BlueNRG-LP смотрите RM0479 BlueNRG-LP ARM Cortex-M0+based. WiSe Studio на основе Eclipse под BlueNRG-LP вышла в конце мая.

Ядро то понятно. А периферия… И поддержка в CMSIS?

Новый DK 1.1 для BlueNRG-LP несколько лучше документирован, вышел недавно.

Когда будет поддержка в CubeIDE?

В планах не значится. Считается, что гибкости бесплатной среды WiSe-Studio достаточно для перенастройки.

Почему тестирование режима Long Range BlueNRG-LP проводилось во Франции?

Потому что радиочастотная лаборатория у нас в г. Ренне, это от Сан-Мишеля почти как если из Москвы выехать в поле.

Интересуют решения для расстояний порядка 1000 метров в условиях застройки (в частности, распределённые склады).

Оценки охвата в условиях интерференции освещены в AN5528. Для малопредсказуемых условий распространения рекомендуются MESH-сети.

У WB балун встроенный?

У STM32WB — встроенный.

STM32WB, pcb — 4-слойка под него?

По информации из презентации ST (слайд 11), STM32WB можно и в 2 слоях развести (но, конечно, это касается моделей в более простых корпусах).

Возможности интеграции с голосовыми помощниками и сервисами умного дома от их производителей: Алиса, Маруся и т.д.? И, как следствие, возможности работы по IP-протоколу? Есть ли решения в этом направлении? ИМХО, телефон как единый пульт это не так удобно как голосовые помощники.

По вопросам интеграции с голосовыми помощниками нужно обратиться в эти компании. Да, вай-фай решений у нас сейчас нет. По поводу интеграции голосовых помощников прототип есть.

Было бы здорово, чтобы в ситуации дефицита Компэл договорился с ST и дал возможность в пределах 3-5 штук получать (покупать) образцы при регистрации проекта.

Некоторые образцы упомянутых на вебинаре компонентов можно приобрести в Компэл или в ДКО «Электронщик».

Вопрос больше к ST: будет поддержка в stm32cubeprogrammer программатора JLINK?

Нет, не будет

Есть ли у Compel/ST планы/идеи включать IPS-подобные системы (Indoor Positioning) внутрь систем «Умного Дома»?

Системы IPS более актуальны для «Умного помещения» и скорее попадают в область промышленных решений. Готовой демонстрации у нас пока нет. Но реализация относительного позиционирования описана в AN5508 Social Distancing Detection using Bluetooth Low Energy.

А когда датчиков будет 100500 в сети, то какова будет задержка передачи сигнала об увеличении концентрации газа?

В нашем случае рассматривался оптимальный вариант операционника для долгой службы и надёжного срабатывания без ложных тревог. Накопление данных здесь занимает десятки секунд. В MESH-сети допускается максимум 126 скачков с 300 мс задержкой на скачок. В случае же топологии Звезда важно обеспечить достаточную избирательность центрального узла и надёжность подтверждений (возможна своя реализация, а не автоматическая, есть успешные примеры в России) во избежание потерь важной информации.

Акселерометры с цифровым выходом: удивляет отсутствие в даташитах ключевых параметров — спектральной плотности шума или rms шума; а обычно и разрешение акселерометра разыскать трудно. Это затрудняет сравнение акселерометров разных производителей. Правильно ли я понимаю, что основным преимуществом акселерометров ST является низкая цена, а не высокие параметры? Из интересовавших меня датчиков с цифровым выходом (ускорения, температуры, влажности, атмосферного давления) только датчики давления отличаются более высокой точностью, чем у других производителей.

Информация по спектру шумов акселерометров может быть предоставлена по требованию под нужный типономинал под описание проекта. У ST есть серия акселерометров для индустриальных применений, где определяется большее количество параметров. Кстати, ведётся внедрение обновлённого механизма срабатывания в некоторые популярные типономиналы акселерометров из уже вышедших на рынок. В следующем году их точность возрастёт.

Плата с датчиком газа имеется в более компактном виде?

Это только оценочная плата для работы с датчиками газа (различных производителей). На неё имеется исходный проект, все схемы и т.п., можно после тестирования сделать свой прототип…

Имеются ли решения в которых реализованы LTE, Wifi, Bluetooth в качестве систем связи с поддержкой OTA?

Можно собрать прототип такого решения на основе STEVAL-STWINKIT1B, STEVAL-STWINWFV1, P-L496G-CELL02

Скажите, а у ST существуют промышленные контроллеры (с клеммными колодками, развязанными входами/выходами и пр.)?. Т.е. готовое универсальное решение для автоматизации производства.

Готового решения нет, есть интерфейсы серий IPS, VNI, CLT.

BlueNRG расстояние в 1 км — это при идеальных условиях, а в условиях застройки, деревьев и кустов расстояние будет менее 100 метров?

Оценки влияния интерференции подробно описаны в AN5528.

Уровень защиты NFC? Можно ли передавать ключи шифрования через этот интерфейс?

Технология NFC включает в себя функции безопасности, включенные в спецификации NFC Forum, поддерживает стандарты безопасности, разработанные отраслевыми органами стандартизации и позволяет производителям устройств, разработчикам решений, поставщикам услуг и пользователям применять дополнительные меры безопасности, которые они считают подходящими для каждого приложения. Кроме того, технология NFC поддерживает стандарты безопасности, разработанные органами стандартизации и отраслевыми консорциумами, включая EMVCo, ETSI, GlobalPlatform и GSMA. Разработчики приложений NFC применяют эти и другие меры безопасности, включая пароли, строгую аутентификацию и контроль доступа, которые дополнительно защищают устройства, хранимую информацию, целостность и конфиденциальность транзакций.

S2-LP: есть разрешенный уровень сигнала передатчика, например, 10 dBm при 433 МГц без регистрации в надзорной организации; если при 10 dBm использовать остронаправленную антенну, не возникнет ли проблем c надзорным органом?

Может возникнуть, в зависимости от области применения устройства. В приложении 3 к решению ГКРЧ от 7 мая 2007 года N 07-20-03-001 есть ограничение на коэффициент усиления антенны 3 dB для устройств охранной радиосигнализации в диапазоне 433,05- 434,79 МГц.

TouchGFX, насколько помню, платный? Бесплатный только урезанный демо, так?

Нет, он полностью бесплатный.