ExtremeTech
2018_262_5
Novi mikrokontrolerji podjetja TI se napajajo iz VF energije iz okolice in jih je mogoče tudi reprogramirati na ta način. Nova raziskovalna pobuda med ekipo Univerze v Washingtonu in TU-Delftom na Nizozemskem je razvila mikrokontroler, ki se lahko napaja preko brezplačnih radijskih valov in na enak način prejme programske posodobitve.
Čeprav je zadevni CPU precej šibek glede na sodobne standarde (to je 16-bitni mikrokontroler, ki temelji na 16-bitnem RISC zgradbi), je zmogljivejši za razred od katere koli druge naprave, ki jo napaja energija iz okolja brez potrebne dodatne baterije.
To ima pomembne posledice za razvoj interneta stvari in za računalništvo v celoti. Za ta preboj obstaja več vidikov. Prvič, obstaja naprava, znana kot WISP5 (brezžična identifikacija in senzorska platforma). Projekt WISP je nastal v okviru projekta Intel Labs pred skoraj desetimi leti.
Eden od kritičnih problemov pri izgradnji programirljive naprave, ki lahko preživi samo z energijo pridobljeno iz okolice, je količina moči, ki je potrebna za branje / pisanje.
Najnovejši čip podjetja Texas Instruments MSP430FR5969 ponuja rešitev. Ta čip uporablja 64KB FRAM (Ferroelektrični RAM) za shranjevanje podatkov skupaj s 2KB konvencionalnega DRAM-a. 64KB FRAM je ključnega pomena, ker poraba energije FRAM pri pisanju podatkov znaša 100x manj kot v NAND, ki so ga prej uporabljale naprave WISP.
Nato se postavi vprašanje ustvarjanja metode za dejansko komuniciranje in posodabljanje programa mikrokontrolerja. Raziskovalna skupina TU-Delft je ugotovila, da čeprav je bilo narejenega veliko dela pri izboljšanju računalniške RFID vmesne komunikacije med RFID značko in njegovim čitalnikom, do zdaj ni bilo opravljeno nobeno resno delo o tem, kako najbolje uporabiti nadaljnje komunikacije med čitalnikom in njegovo značko.
V povzetku je še navedeno
Wisentu oredlagamo: robusten komunikacijski protokol za CRFID, ki deluje na vrhu starega UHF RFID komunikacijskega protokola: EPC C1G2. Novost podjetja Wisent je njegova sposobnost, da prilagodi dolžino okvirja, ki jo čitalnik pošilja, na podlagi mehanizma za zmanjšanje dolžine, da bi zmanjšali čas prenosa pri različnih pogojih kanala.
Predstavljamo implementacijo Wisenta za WISP 5 in obstoječega RFID čitalnika. Naši poskusi kažejo, da lahko Wisent omogoča prenos do 16-krat hitreje kot izhodiščni, ne prilagodljivi najkrajši okvirni okvir, to je enojna dolžina besede, na razdalji krajši od enega metra. Kot študij primera pokažemo, kako Wisent omogoča reprogramiranje brezžičnega CRFID-a, ki dokazuje, da je prvi na svetu brezžično reprogramiran (programsko definiran) CRFID.
Eden glavnih izzivov, ki ga je ekipa TU-Delft rešila je, kako poslati podatke na napravo, ki je lahko napajana samo za kratek čas – ne pozabite, da celotna točka WISP5 deluje na energiji pridobljeni iz okolice. Tu je uporaba FRAM kritična – ker FRAM piše izjemno hitro in zahteva 100-krat manj energije na bit, kot NVRAM, se čip lahko zbudi, zapisuje podatke, izgubi moč in nadaljuje znova, ko je moč ponovno na voljo. Očitno je razdalja še vedno pomembna; ekipa je testirala samo 20-60 cm.
Senzorji okolja in internet stvari
Po eni strani je internet stvari pretežno spal do danes, z omejeno vznemirjenostjo potrošnikov za fitbite in druge pripomočke za fitnes in nič veliko drugega. Senzorji okolice, kot je WISP5, imajo omejene zmogljivosti, vendar so še vedno veliko zmogljivejši od prejšnjih naprav okolja – in medtem, ko 64KB RAM-a ni veliko po sodobnih standardih, je to dovolj prostora za nezahtevne senzorje.
Senzorji, opremljeni s to zmogljivostjo, lahko sčasoma spremljajo podatke o temperaturi ali pospešku in te rezultate prenesejo v periodičnih pregledih s čitalnikom RFID značk. Lahko se uporabljajo za ugotavljanje, ali so bile zgradbe poškodovane pri potresih. Ali kot pripomočki brez baterij za spremljanje zdravja pacientov. Ali pa bi jih kmetijska industrija lahko uporabljala za spremljanje zdravja rastlin v daljšem časovnem obdobju.
Zanimivo za WISP 5 je, da se dogajajo raziskave na več področjih tehnologije, ki se združujejo za spreminjanje starih standardov in ustvarjanje novih, ki omogočajo uporabo računalniških naprav na področjih, kjer to ni bilo možno. To je vrsta inovacije “More than Moore”, za katero menimo, da bo gnal industrijo in napredek tehnologije tudi potem, ko bo Moorov zakon prenehal veljati, in je ključnega pomena za podjetja, kot je Intel, ki iščejo trge, ki se jim lahko prilagodijo in se specializirajo v naslednjih pet, deset in 20 letih.
