میکروکنترلر Spresence محصول Sony Semiconductor Solutions اولین بار در ماه جولای 2018 عرضه شد و به دلیل عملکرد بالا و مصرف کم برق محبوبت زیادی میان توسعه‌دهندگان پیدا کرد.
از آن زمان به بعد، Sony این بورد رو بسط داده و قابلیت‌های سخت‌افزاری دیگه‌ای مثل بورد دوربین HDR، افزونه‌های سنسورو اتصال LTE Cat-M1 به اون اضافه کرده که در ادامه به معرفی و بررسی امکانات اونها می پردازیم. همچنین در این مقاله، ضمن معرفی کامل خصوصیات این بورد، اونو با بوردهای دیگه‌ی موجود در بازار مقایسه می‌کنیم.
بورد Spresense محصول Sony
SPResence یک بورد میکروکنترلر 6 هسته‌ای فشرده و با عملکرد بالا هست؛ این بورد قابلیت‌های رایانشی فوق‌العاده‌ای داره و به اندازه‌ای کم مصرف هست که دستگاه رو میتونین با یک باتری به کار بندازین.
هدف از طراحی و عرضه این بورد این بوده که تجربه‌ی توسعه‌ی متفاوتی در زمینه IoT به ارمغان بیاره. این بورد کاربردهای فراوانی داره. برخی از موارد کاربرد این بورد عبارتند از:
-
پهپادی که از پردازنده‌ای با عملکرد بالا و GPS داخلی استفاده می‌کنه
-
بلندگوی هوشمندی که از ضبط (recording) و پلی‌بک (playback) با کیفیت بالا و آمپلیفایر کلاس D داخلی استفاده می‌کنه.
-
دوربین تایم لپس کم مصرف که از رابط دوربین پارالل 8 بیتی استفاده می‌کنه.
Spresence مبتنی بر میکروکنترلر CXD5602 سونی هست که روی یک پردازنده 6 هسته‌ای ARM Cortex-M4F اجرا می‌شه. سرعت کلاک این میکروکنترلر 156 مگاهرتز هست. از اونجایی‌که کل فرایند تولید CXD5602، FD-SOI هست، مصرف برق این میکروکنترلر خیلی کمه و به همین دلیل برای اون دسته از اپلیکیشن‌های IoT که با باتری کار می‌کنن گزینه مناسبیه.
موارد کاربرد Spresence
به دلیل قابلیت‌های منحصر به فردی که Spresence داره، این میکروکنترلر موارد کاربرد زیادی در حوزه IoT داره. علاوه بر این، این دستگاه به دلیل کم مصرف بودن و توان پردازشی خوب گزینه مناسبی برای پروژه‌هایی است که حول تحلیل سنسور، یادگیری ماشین، پردازش تصویر و فیلترینگ داده و عملکرد هستند.
Spresence برای اپلیکیشن‌های IoT مورد استفاده در تمامی صنایع مناسب هست:
- لجستیک و حمل و نقل
- کنترل خودکار کیفیت
- تعمیر و نگهداری پیش‌بینی کننده
- کنترل و نظارت بر حیات وحش
- کنترل دکل مخابراتی از راه دور
- اتصالات صنعتی
- تشخیص حالات
- کاربردهای دوربین هوش مصنوعی
- تشخیص صدا
- اتوماسیون خانگی
- رایانش Edge
- محاسبات FFT
- رباتیک و کنترل پهپاد
- ردیابی GPS
- کنترل و نظارت از راه دور
- پردازش تصویر
- تحلیل لحظه‌ای سنسور
- راهکارهای صوتی با وضوح بالا
میکرکنترلر Spresence از چه سخت‌افزارهایی پشتیبانی می‌کند؟
میکروکنترلر Spresence ویژگی‌های قدرتمندی مثل GPS تعبیه‌شده، خروجی صوتی با وضوح بالا، چند ورودی میکروفون و یک رابط دوربین برای سنسور CMOS 5MP سونی داره و علاوه بر اون می‌شه اون رو به سخت‌افزارهای دیگه‌ای هم متصل کرد و قابلیت‌های اون رو ارتقا داد.
بورد اصلی رو می‌شه به بورد گسترشی Spresence وصل کرد؛ این بورد گسترشی یک پایه (jack) 5/3 میلی‌متری برای هدفون، یک شکاف برای کارت میکرو SD، یک پورت USB اضافی، 4 ورودی آنالوگ میکروفون و 8 ورودی دیجیتال میکروفون داره.
بسته به مورد کاربرد، این بورد با چند تا بورد add-on و ماژول‌های خارجی سازگار هست و می‌تونه گزینه‌های سنسور و اتصال بیشتر مثل شتاب‌سنج و Wi-Fi ارائه بده.
سخت افزار های قابل پشتیبانی در میکروکنترلر Spresence:
بورد دوربین HDR میکروکنترلر Spresence: ( درست مثل شرایطی که نور کمه یا کانتراست نور زیاده) داینامیک رنج بالا و لنزهای قابل تعویض بورد دوربین HDR این بورد رو به گزینه مناسبی برای استفاده در محیط‌های باز تبدیل می‌کنه.
بورد دوربین Spresence: بورد دوربین Spresence با تکیه بر یک سنسور تصویر 5 مگاپیکسل سونی و یک انکودر داخلی (onboard) که می‌تونه تصاویری با فرمت JPEG، RAW، Y/C یا RGB رو پردازش کنه، گزینه مناسبی برای شماست.
بورد گسترشی Spresence: این بورد، بورد اصلی رو با تکیه بر یک شکاف کارت SD، یک پورت اضافی USB، پایه هدفون و چند پین میکروفون ارتقاء می‌ده. علاوه بر این، این بورد پین‌هایی داره که با شیلدهای Arduino سازگاری دارن.
افزونه Wi-Fi: بورد وای فای، WiFi Direct و اتصال WPS و همچنین نقطه اتصال و حالت station رو مطابق با 11b / g / n (2.4GHz) میسر می‌کنه. مهم‌تر از همه اینکه، این بورد دارای یک آنتن تراشه هست و بلافاصله می‌شه از اون استفاده کرد.
افزونه BLE: افزونه BLE با تکیه بر یک آنتن تعبیه‌شده، TELEC، FCC، CE، گواهی IC Radio Law بعد از اتصال به بورد اصلی، ارتباط LE از طریق بلوتوث رو فراهم می‌کنه.
افزونه سنسور: این افزونه برای اپلیکیشن‌هایی مناسبه که حول تشخیص حرکت هستند. این سنسور شتاب، فشار و داده‌های ژئومغناطیس رو کنترل می‌کنه و می‌شه از اون برای کنترل روشنایی، proximity و غیره استفاده کرد.
Spresence چگونه به شبکه سلولی متصل می‌شود؟
اگر توان Spresence رو با اتصال IoT از پلتفرم Soracom ادغام کنین میتونین پروژه‌های فوق‌العاده‌ای بسازین.
بورد گسترشی LTE امکان اتصال شبکه سلولی جهانی به شبکه‌های موبایلی Cat-M1 LTE رو فراهم می‌کنه و باعث می‌شه راحت‌تر بتونیم داده‌هایی که روی بورد ثبت شده رو از طریق شبکه سلولی انتقال بدیم. Soracom ارائه‌دهنده اتصالات برای میکروکنترلرهای Spresence هست و اروپا، آمریکای شمالی، آسیا و استرالیا رو پوشش می‌ده.
کیت Spresence LTE-M IoT Connectivity همه چیزهایی که بهش نیاز دارین رو داره، از جمله میکروکنترلر اصلی، بورد گسترشی LTE، سیم کارت Soracom IoT به علاوه‌ی یک کوپن اتصال به سرویس‌های پلتفرم Soracom.
میکروکنترلر Spresence از چه زبان‌هایی پشتیبانی می‌کند؟
زمانی‌که توسعه دهنده ها قصد دارن با استفاده از بورد، اپلیکیشن‌های IoT بسازن می‌تونن یکی از زبان‌های C مبتنی بر Spresence SDK، Arduino، جاوا و حتی پایتون رو انتخاب کنن. این بورد کاملاً متن باز هست و documentation، مقالات آموزشی و نمونه پروژه‌ها رو به همراه داره.
زبان‌هایی که Spresence از آن‌ها پشتیبانی می‌کند
-
C/C++ مبتنی بر Spresence SDK
-
NuttX real-time OS (سازگار با POSIX)
-
پشتیبانی از اپلیکیشن چند هسته‌ای
-
بوردهای اختیاری (BLE، Wi-Fi، سنسورها و غیره)
-
پشتیبانی از Arduino IDE برای نمونه‌سازی سریع
-
پشتیبانی از Tensorflow، NNC، Edge Impulse برای توسعه حرفه‌ای یادگیری ماشین
مقایسه میکروکنترلر Spresence و Arduino
سوالی که خیلی از توسعه دهنده ها دارن اینه که بورد Spresence چه تفاوتی با Arduino داره. این دو تا شباهت‌هایی به هم دارن و بورد Spresence یه سری قابلیت‌های دیگه هم داره.
برای مثال، سنسور GPS که در Spresence تعبیه شده ( خودش هم یک آنتن تراشه داره) در Arduino به یک افزونه جداگانه نیاز داره. علاوه بر این، بورد Spresence دارای خروجی صوتی با وضوح بالا و codec صوتی 192khz/24 bit و آمپلیفایر برای خروجی صوتی هست.
همچنین، این بورد علیرغم اینکه برق کمی مصرف می‌کنه توان پردازشی بالایی داره و spresence رو به گزینه فوق‌العاده‌ای برای استقرار IoT تبدیل می‌کنه.
در جدول زیر پشته Spresence و Arduino Uno رو با هم مقایسه کردیم:
نتیجه‌گیری
Spresence قدرتمندتر از خیلی از میکروکنترلرهای دیگه هست (به ویژه به خاطر هسته‌هایی اضافی که داره)، در کمتر از یک ثانیه بوت می‌شه و بالافاصله کد رو اجرا می‌کنه. این بورد ابزار همه منظوره برای IoT هست و برای کنترل دقیق سخت‌افزار و تنظیمات edge می‌شه از اون استفاده کرد.
اینکه این بورد 6 هسته و سازگار با میکروکنترلر Arduino ناشناخته است و رابط‌هایی برای دوربین، GPS و صوت داره و با تکیه بر افزونه‌ها و ماژول‌ها قادر به انجام کارهایی دیگه‌ای هم هست، Spresence رو به یک مکمل عالی در حوزه سخت‌افزار تبدیل می‌کنه.
