Các nền tảng mở chuyên dùng phục vụ nghiên cứu IoT hiện nay

Nguyễn Bích Lan| 04/10/2018 09:19

Bài viết giới thiệu 5 bộ Kit được phát triển chuyên dùng cho những nghiên cứu ban đầu về IoT, bao gồm: Arduino, Raspberry Pi, Intel Edison, ESP8266, và Adafruit Flora.

Trên thị trường hiện nay có nhiều lựa chọn các thiết bị kết nối IoT phục vụ việc nghiên cứu, phát triển. Các nhà phát triển có thể lựa chọn các bo mạch điều khiển, bo mạch hệ thống (SOC), bo mạch đơn (SCB) và bo mạch chủ có hỗ trợ Smart Bluetooth, WiFi, Zigbee và Lora.

Đối với người mới bắt đầu nghiên cứu, việc chọn thiết bị luôn là một vấn đề khó. Dưới đây giới thiệu 5 bộ Kit được phát triển chuyên dùng cho những nghiên cứu ban đầu về IoT trên thế giới.

1) Arduino

Arduino là một bo mạch vi xử lý, nhằm xây dựng các ứng dụng tương tác với nhau hoặc với môi trường được thuận lợi hơn [4]. Phần cứng bao gồm một bo mạch nguồn mở được thiết kế trên nền tảng vi xử lý AVR Atmel 8 bit, hoặc ARM Atmel 32-bit (Hình 1). Những model hiện tại được trang bị gồm 1 cổng giao tiếp USB, 6 chân đầu vào analog, 14 chân I/O kỹ thuật số tương thích với nhiều bo mạch mở rộng khác nhau.

Hình 1: Kit phát triển Arduino

Arduino được đông đảo cộng đồng tham gia và hỗ trợ. Trình biên dịch Arduino IDE mở, có thể phát triển cũng là một lý do khiến bộ kít này được ưa dùng. Với các câu lệnh đơn giản dựa trên ngôn ngữ lập trình C quen thuộc, Arduino Uno được cả người mới bắt đầu và các chuyên gia yêu thích.

Là một trong những phiên bản phát triển vi điều khiển đầu tiên, Arduino Uno R3 có thiết kế đơn giản nhưng vẫn tạo môi trường nghiên cứu và phát triển mạnh. Bộ kít này được cấu tạo dựa trên chip ATmega328P có 14 chân I/O Digital và 6 đầu vào Analog. Mặc dù chỉ có 32 KB bộ nhớ Flash, nhưng nó có thể xử lý logic phức tạp và hoạt động khá mạnh mẽ.

2) Raspberry Pi

Raspberry Pi là nền tảng phổ biến nhất được sử dụng bởi các nhà phát triển [5]. Phiên bản Raspberry Pi 3 gần đây đã được tích hợp WiFi và Bluetooth và trở thành một chiếc máy tính gọn nhẹ và độc lập. Dựa trên một Bo mạch BCM2837 SoC với bộ vi xử lý 64-bit ARM Cortex-A53 1,2 GHz và RAM 1GB, Raspberry Pi 3 là một nền tảng mạnh mẽ. Raspberry Pi 3 được trang bị 2.4 GHz WiFi 802.11n và Bluetooth 4.1, ngoài ra còn có cổng Ethernet 10/100 và cổng HDMI giúp dễ dàng kết nối các nguồn A/V (Hình 2).

Hình 2: IoT Kit Raspberry Pi

Raspberry Pi chạy trên hệ điều hành Debian Linux được gọi là Raspbian, mang lại trải nghiệm người dùng tuyệt vời. Đối với các nhà phát triển, nó cung cấp một môi trường mạnh mẽ để cài đặt nhiều gói bao gồm Node.js, LAMP stack, Java, Python và nhiều hơn nữa. Với 4 cổng USB và 40 chân GPIO, nhiều thiết bị ngoại vi và phụ kiện với Pi có thể được kết nối. Có những sản phẩm của bên thứ ba giúp kết nối các Arduino khác với Pi. Với giá khoảng 35 USD, Raspberry Pi 3 chắc chắn là nền tảng điện toán giá cả phải chăng và mạnh nhất.

3) Intel Edison

Intel được tin tưởng để cung cấp các máy tính đơn lẻ mạnh mẽ nhất cho các dự án IoT [6]. Intel Edison là một CPU lõi kép hiệu năng cao với một bộ vi điều khiển đơn lõi có thể hỗ trợ thu thập dữ liệu phức tạp. Nó có tích hợp Wi-Fi, hỗ trợ Bluetooth® 4.0, bộ nhớ 1GB DDR và 4GB, đã được chứng nhận tại 68 quốc gia (Hình 3).

Edison có hai đặc tính đặc biệt - một là tương thích với Arduino và hai là có kích thước nhỏ hơn để dễ dàng tích hợp vào sản phẩm. Intel Edison có 2 chân đầu vào/ra tín hiệu Digital, bao gồm 4 chân như đầu ra PWM. 6 đầu vào Analog, một UART (Rx / Tx), và một pin I2C. Edison chạy trên một hệ điều hành nhúng Linux có tên là Yocto. Đây là một trong số ít hệ điều hành được Microsoft, AWS và IBM cho phép kết nối đám mây.

Hình 3: Intel Edison

4) ESP8266

ESP8266 là một WiFi SOC (System on a Chip - Hệ thống mạch tích hợp) (Hình 4) được phát triển bởi Espressif Systems. ESP8266 được tích hợp với đầy đủ các tính năng về Internet với kích thước rất nhỏ gọn với mức giá rất rẻ (chỉ 2 USD). Đây là sự lựa chọn tuyệt vời cho những ai triển khai dự án IoT, thiết bị cầm tay, mobile…

Hình 4: Kit phát triển ESP8266 (NodeMCU)

ESP8266 là dòng chip công suất thấp và là một wifi SOC nên cần rất ít linh kiện ngoài. Cấu tạo bởi CPU Tensilica Xtensa LX106, gồm 64 KiB instruction RAM, 96 KiB data RAM. Bộ nhớ QSPI flash ngoài - 512 KiB - 4 MiB* (có thể lên tới 16 MiB). Ngoài ra, bộ kít này còn được tích hợp WiFi IEEE 802.11b/g/n. ESP8266 có 16 chân GPIO, có tích hợp giao tiếp SPI và I2C, 1 cổng UART và 1 chân Analog 10bit. Hiện tại có hai ngôn ngữ có thể lập trình cho ESP8266, sử dụng trực tiếp phần mềm IDE của Arduino để lập trình với bộ thư viện riêng hoặc sử dụng phần mềm node MCU.

5) Adafruit Flora

Adafruit Flora là một nền tảng điện tử dựa trên cơ sở Arduino phổ biến nhất [7]. Kích thước nhỏ bé của Flora làm cho nó trở thành sự lựa chọn lý tưởng cho nhiều sản phẩm. Phiên bản mới nhất của Flora được trang bị đèn LED siêu nhỏ, USB và Neopixel để dễ lập trình và thử nghiệm (Hình 5).

Hình 5: Adafruit Flora

Adafruit Flora dựa trên bộ vi điều khiển Atmega 32u4, cho phép kết hợp Arduino Mega và Leonardo. Có một đầu cắm phân cực tích hợp 2 cổng JST với bảo vệ Schottky diode để sử dụng với các bộ pin bên ngoài từ 3,5 đến 9 VDC. Đánh chú ý là là có thể sử dụng trình Aduino IDE quen thuộc để lập trình Flora.

Kết luận

Việc lựa chọn những thiết bị phần cứng cũng như phần mềm để xây dựng một bộ Kít phục vụ nghiên cứu, đào tạo về IoT là vô cùng quan trọng. Với phần cứng mở, phù hợp với các tiêu chuẩn kết nối mở rộng và dễ dàng tích hợp trong IoT, Arduino đi kèm đó là kit ESP8266 do hỗ trợ tốt kết nối không dây, có giá thành thấp và phổ biến là lựa chọn tốt cho nghiên cứu thử nghiệm IoT.

Các nền tảng mở như Arduino, Raspberry Pi, Intel Edison, ESP8266…đang là những nền tảng chuyên dụng trong việc đào tạo nguồn nhân lực trong giai đoạn bắt đầu nghiên cứu với IoT không chỉ tại Việt Nam mà còn trên thế giới. Với mạng cảm biến không dây đang được triển khai rộng khắp trong các hệ thống IoT, 3 nền tảng phần cứng đáng để chọn là ESP8266 với ưu điểm hỗ trợ kết nối Wifi, Arduino với ưu điểm đơn giản, nhiều thư viện, hỗ trợ phần mềm rất tốt, thông qua Arduino IDE, hỗ trợ làm việc với Bluethooth, Zigbee, LoRa và cuối cùng là Raspberry Pi với nhiệm vụ làm đầu não cho hệ thống đào tạo với hệ điều hành linux đi kèm với sự hỗ trợ nhiều giao thức kết nối và phần cứng mở như hiện nay.

Tài liệu tham khảo

[1]. Erik Brynjolfsson & Andrew Mcafee, “The Second Machine Age – Work, Progress,and Prosperity in a Time of Brilliant Technologies”, 2014

[2]. Daniel Kellmereit & Daniel Obodovski, “The Silent Intelligence: The Internet of Things”, 2014

[3]. Jinbao Zhang & Dr. Junfeng Yang & Dr. Maiga Chang, “ICT in Education in Global Context”, 2015

[4]. Arduino : https://www.arduino.cc/en/Guide/Introduction

[5]. Raspberry Pi : https://www.raspberrypi.org

[6]. Intel : https://software.intel.com/en-us/iot/hardware/discontinued

[7]. Adafruit : https://www.adafruit.com/product/2471

[8]. Đề tài Nghiên cứu xây dựng hệ thống phục vụ nghiên cứu phát triển, đào tạo về IoT dùng cho các cơ ở nghiên cứu, đào tạo về ICT ở Việt Nam, Bộ TT&TT, Mã số: ĐT.026/17, 2017

Nổi bật Tạp chí Thông tin & Truyền thông

Bộ TT&TT đẩy mạnh ứng dụng AI hẹp

Bộ trưởng Bộ TT&TT Nguyễn Mạnh Hùng nhấn mạnh trí tuệ nhân tạo (AI) đã vào giai đoạn ứng dụng rộng rãi. Trong quý 2 này, Bộ TT&TT sẽ đưa ra một số ứng dụng mẫu để các cơ quan nhà nước có thể áp dụng rộng rãi.
Giải pháp nào cho tổ chức, DN trước tấn công ransomware gia tăng?

Ngoài việc lên kế hoạch cho các giải pháp phát hiện và phòng chống, các tổ chức và doanh nghiệp (DN) cần lên kế hoạch và giải pháp khôi phục lại dữ liệu trong tình huống tội phạm mạng tấn công và vượt qua tất cả các hàng rào bảo mật và phá hủy hoàn toàn hệ thống.
Bia Trúc Bạch kiệt tác chinh phục đỉnh cao

Khám phá một kiệt tác, một di sản dẫn lối tinh hoa. Hoa Bia Saaz quý tộc vùng Zatec một kinh nghiệm bậc thầy tạo ra hương vị tinh túy bậc nhất đẳng cấp vượt thời gian, trải nghiệm đỉnh cao hoàn mỹ. Bia Trúc Bạch kiệt tác chinh phục đỉnh cao
Lan tỏa kinh nghiệm, mô hình CĐS cho các cơ quan báo chí

Trong quý I-2024, Bộ Thông tin và Truyền thông (TT&TT) tiếp tục tăng cường thực hiện công tác đấu tranh, ngăn chặn thông tin xấu độc trên mạng xã hội (MXH) xuyên biên giới.
Tam Đảo - điểm đến cho một không gian âm nhạc riêng

Từng được mệnh danh là “Hòn Ngọc Đông Dương” - Tam Đảo luôn khiến những kẻ lãng du nao lòng bởi không gian bảng lảng sương mù lẩn khuất giữa những kiến trúc biệt thự tráng lệ. Và còn gì quyến rũ hơn, khi giữa không gian ấy lại được đắm mình trong những giai điệu trữ tình, ngọt ngào sâu lắng.

Đừng bỏ lỡ

Alibaba sẽ xây dựng trung tâm dữ liệu tại Việt Nam

Trong thời gian chờ xây dựng, tập đoàn công nghệ Trung Quốc thuê không gian máy chủ từ các công ty viễn thông của Việt Nam.
CMC hợp tác cùng NVIDIA đưa TP. HCM trở thành trung tâm AI của cả nước

Mới đây, tại Tổ hợp không gian sáng tạo CMC TP.HCM CCS, Chủ tịch Tập đoàn CMC Nguyễn Trung Chính đã có cuộc gặp với lãnh đạo của Tập đoàn NVIDIA nhằm tăng cường hợp tác chiến lược toàn diện của hai doanh nghiệp (DN).
Khai thác dữ liệu phục vụ chỉ đạo, điều hành tại trung tâm IOC: Kinh nghiệm của Bình Phước

Xác định dữ liệu là nguồn tài nguyên quý trong kỷ nguyên số - một trong những yếu tố quan trọng quyết định sự thành công của quá trình chuyển đổi số (CĐS), tỉnh Bình Phước đã sớm tập trung quan tâm tạo lập, khai thác, sử dụng, tăng cường chia sẻ, kết nối dữ liệu số cùng với việc thành lập IOC và những kết quả bước đầu thu được rất đáng ghi nhận.
Hiệu quả thiết thực từ mô hình tiếp công dân trực tuyến

Với sự phát triển của công nghệ truyền thông, họp trực tuyến, xét xử trực tuyến, tiếp công dân trực tuyến cũng đã được một số địa phương áp dụng. Việc tiếp công dân trực tuyến phần nào mang lại hiệu quả thiết thực so với tiếp công dân trực tiếp.
Nhà báo phát thanh trước yêu cầu chuyển đổi số

Nhà báo phát thanh trong kỷ nguyên số cần hội đủ những kỹ năng cơ bản.
Tuyên Quang: Tăng cường các giải pháp chuyển đổi số báo chí

Các chi hội nhà báo tại tỉnh Tuyên Quang đã đẩy mạnh công tác chuyển đổi số (CĐS) báo chí với nhiều giải pháp từ ứng dụng công nghệ mới vào sản xuất tin bài; duy trì hiệu quả chuyên mục “Chuyển đổi số” cho tới phát triển tác phẩm báo chí số.
5 cách để nâng cao bảo mật khi sử dụng trình duyệt Chrome

Trình duyệt Chrome đang được rất nhiều người tin dùng bởi độ ổn định và khả năng bảo mật. Tuy nhiên, sự phổ biến này cũng khiến nó trở thành mục tiêu của tin tặc.
Mỹ phạt nhà mạng vì chia sẻ vị trí của người dùng

Chính phủ Mỹ đã đưa ra mức phạt hàng triệu USD đối với các nhà mạng AT&T, Sprint, T-Mobile và Verizon sau một cuộc điều tra cho thấy các nhà mạng lớn của nước này đã chia sẻ bất hợp pháp dữ liệu cá nhân của thuê bao mà không có sự đồng ý của họ.
Các công cụ bảo mật đám mây dựa trên AI

Ngày nay, AI tiên tiến đang được đưa vào sử dụng ở mọi loại hình doanh nghiệp (AI). Một loạt các nhà cung cấp bảo mật bên thứ ba đã phát hành các công cụ bảo mật đám mây dưới sự hỗ trợ của AI. Dường như đây là một trong những xu hướng nóng nhất trong ngành.
Những người làm báo từ rừng về phố

Ngày 30/4/1975, trong những cánh Giải phóng quân từ khắp nẻo tiến về Sài Gòn, có cả một đội quân nhà báo xuất phát từ các chiến khu hoặc hành quân theo các binh chủng, đã kịp thời có mặt, chứng kiến giây phút trọng đại: Giải phóng hoàn toàn miền nam, thống nhất đất nước.