Internet der Dinge / I²C-Roboting. Referent: Oliver Hummel Veranstaltung: Systeme der maschinellen Sprachverarbeitung/ Prof. Dr.

Transkript

1 / I²C-Roboting Referent: Oliver Hummel Veranstaltung: Systeme der maschinellen Sprachverarbeitung/ Prof. Dr. Rolshoven

2 Übersicht 1. Einführung 2. Beispiele 3. Ausblick

3 Einführung The most profound technologies are those that disappear beschreibt Mark Weiser die Welt vernetzter Gegenstände, Stichwort Ubiquitous Computing Weiser, Mark (1991) Dezentralisierung schreitet voran, der klassische Computer tritt in den Hintergrund ( 3. Welle ) Miniaturisierung in Massen ermöglicht Kleinstrechner günstig zu fertigen

4 Einführung Abb. 1 Cray XMP

5 Einführung Abb. 2 VoCore

6 Einführung You can't eat bits, [..] or put them in your gas tank. Ashton, Kevin (2009) 1999 Kevin Ashton verwendet den Begriff Internet of Things Sein Anliegen: Daten, bisher von Menschen erfasst, sollen automatisiert gesammelt werden Schwerpunkt liegt in der Logistik, Stichwort RFID

7 Einführung Entwicklung von standardisierten Schnittstellen, z.b. PML (Physical Markup Language) Um wirklich autonom agieren zu können, ist jedoch auch der Einsatz von Sensoren und ggf. Aktoren nötig

8 Einführung Zusammengefasst: Das Internet der Dinge meint die Vernetzung von Alltagsgegenständen mithilfe von Kleinstrechnern Internet als Netzwerklayer kann (muss aber nicht) eingesetzt werden Smarte Endgeräte erweitern bisherigen Funktionsumfang

9 Beispiele Abb. 3 DIY Toaster

10 Beispiele 1990 demonstriert Simon Hackett den Internet Toaster im Zuge der Interop 2001 entwickelt Robin Southgate einen Toaster der Wettervorhersagen auf das Brot toastet Abb. 4 Wetter Toast

11 Beispiele Penny, everything is better with bluetooth. Seriöse Anwendungen beginnen in der Logistik: Autonome Lagerverwaltung, Sendungsverfolgung Cooper, Sheldon (2009) Mobile Gadgets wie Blutdruckmessgeräte oder Smartwatches Hausautomation: Überwachung und Steuerung diverser Dinge

12 Aussicht Der Universalrechner tritt noch weiter hinter spezialisierten Kleinstrechnern zurück Standardisierung schreitet voran, nicht zuletzt durch Projekte wie Google Brillo und Weave:

13 Beispiele Google Brillo Abb. 5 Google Brillo Aufbau

14 Aussicht Der Universalrechner tritt noch weiter hinter spezialisierten Kleinstrechnern zurück Standardisierung schreitet voran, nicht zuletzt durch Projekte wie Google Brillo und Weave Auch Windows 10 wird einen IoT Ableger erhalten

15 Aussicht Probleme Gläserner Nutzer: Was geschieht mit den anfallenden Daten? (Cloud Computing) Datensicherheit: Verbreitet sind derzeit propriätere Systeme, die nicht gehärtet sind (SmartTV Kamera) Ausfallsicherheit nicht gegeben (Stromversorgung, Störanfälligkeit)

16 I2C - Roboting Übersicht 1. Einführung 2. Anwendungen 3. Praktisches Beispiel

17 I²C-Roboting Einführung I²C ist ein serieller, 8 Bit breiter Bus, welcher die Kommunikation zwischen ICs ermöglicht 1982 von Phillips Semiconductor entwickelt Zur Steuerung werden lediglich 2 Leitungen benötigt: eine Taktleitung und eine Datenleitung

18 I²C-Roboting Einführung Weitere Protokolle: OneWire: Übertragung ist auf längeren Leitungen stabiler, dafür langsamer SPI: Schneller und full duplex fähig, zugleich aufwändiger (mindestens 4 Leitungen)

19 I²C-Roboting Einführung Aufbau Master/Slave Anordnung, Master bestimmt Bustakt Slaves nutzen einstellbare Adresse (112 Slaves sind möglich) Master sendet Steuerbefehle, Slave bestätigt mit ACK oder NACK bei Fehlern

20 Einführung Adressierung Adressbits, 16 Adressen reserviert 0=R, 1=W

21 Einführung Datenübertragung Master Slave Start Adresse ACK Daten ACK Daten Stop S A A P

22 I²C-Roboting Anwendungen EEPROM auslesen/beschreiben. LC Displays mit eingebautem I²C Baustein Nintendos Wiimote:

23 I²C-Roboting Anwendungen Wiimote

24 I²C-Roboting Anwendungen Wiimote

25 I²C-Roboting Anwendungen EEPROM auslesen/beschreiben. LC Displays mit eingebautem I²C Baustein Nintendos Wiimote Steppermotoren ansteuern

26 I²C-Roboting Praktisches Beispiel Rasperry Pi als I²C Master LED Modul mit 8bit I/O Expander (Geplant: Tastersteuerung, weitere LED Module) Java mit pi4j Bibliothek

27 I²C-Roboting Praktisches Beispiel Raspberry PI ARM basierter Miniaturrechner General Purpose Input/Output Port Eingebaute Serielle Schnittstellen, auch I²C:

28 I²C-Roboting Praktisches Beispiel Raspberry PI Abb. 6 Raspberry Pi GPIO

29 I²C-Roboting Praktisches Beispiel LED Modul PCF8574: 8bit I/O Extender mit I²C Schnittstelle ULN 2803: Verstärkerschaltung 8 rote LED einzeln ansteuerbar

30 I²C-Roboting Praktisches Beispiel PCF8574 Abb. 7 I/O Extender

31 /I²C-Roboting Literaturverzeichnis Quellen Garnett, Fred (2000). Cray XMP.jpg, Cray Research and Cray computers FAQ Part 5: (abgerufen am ) Weiser, Mark (1991). The Computer for the 21st Century, Scientific American: (abgerufen am ) Stewart, William (2000). The Internet Toaster, livinginternet: (abgerufen am ) Gurstelle, William (2009). Self-buttering-toaster.jpg, wired.com: Ashton, Kevin (2009). That 'Internet of Things' Thing, RFID Journal: (abgerufen am ) Spier, Alexander (2015). Google Brillo und Weave: Ein Android fürs Internet der Dinge, Heise Online: (abgerufen am )