Интернет вещей

О треке

Учебный курс разработан специалистами московского Исследовательского центра Samsung для студентов технических специальностей вузов-партнеров проекта Samsung Innovation Campus. 

Длительность курса составляет один учебный год:

• Первый семестр — введение в технологии Интернета вещей
• Второй семестр — проектная работа — индивидуальный отчетный проект

Что такое Интернет вещей?​

Интернет вещей (IoT, Internet of Things) – это следующий этап развития Интернета. Он предполагает объединение в сеть множества устройств и виртуальных объектов с помощью различных каналов связи, что позволяет получать и анализировать большие объёмы данных. Решения, основанные на применении IoT-технологий, могут найти широкое применение в различных отраслях экономики и промышленности.

Ключевые технологии​

Мы рассчитываем, что благодаря курсу, студенты будут иметь представление о следующих технологиях:

• Микроконтроллеры STM32 и RTOS на примере Mbed
• Интерфейсы I2C, UART, SPI
• Технологии связи WiFi, Bluetooth и GSM
• Протокол межмашинного взаимодействия MQTT
• Облачная платформа Интернета вещей
• Платформа Умного дома Samsung SmartThings

Целевая аудитория

Программа рекомендована для студентов 2-3 курсов. Для успешного освоения студент должен:

1. Владеть языком программирования C
2. Иметь представление о культуре и стиле разработки ПО
3. Уметь пользоваться системой контроля версий (предпочтительно git)
4. Знать основы электротехники в объеме школьной программы, желательно
5. Иметь опыт работы с микроконтроллером либо одноплатным компьютером

Общая продолжительность курса – 240 академических часов. Соотношение аудиторной и внеаудиторной нагрузки – 50% / 50%. Рекомендуемая нагрузка — 4 аудиторных академических часа в неделю

Цель курса

• Дать студентам представление о современных технологиях, используемых в Интернете вещей.
• Дать им возможность выполнить свой собственный индивидуальный проект.
• Показать на практике, как устроены системы Интернета вещей и какие компоненты в них используются в настоящий момент.

От простого к сложному

Курс построен по восходящему принципу.
Сначала изучаются конечные устройства на примере микроконтроллерной платы и операционная система реального времени, а затем способы связи между устройствами, основы межмашинного взаимодействия и работа с данными в облачной платформе.

Разбор типовых кейсов

В курсе обязательно выполнение лабораторных работ и закрепление материала в виде учебных Кейсов — прототипов реально существующих систем Интернета вещей. Будь то автополив, трекинг транспорта, электронный замок или магазин без продавца.

Более того, в курсе встретятся задания, которые требуют не только технических, но и управленческих/бизнес-навыков. Мы считаем, что грамотный специалист должен не только уметь выбрать наиболее подходящую для решения задачи технологию, но и обосновать свой выбор, в том числе с экономической точки зрения.

Поэтому при разработке индивидуального проекта мы требуем от студента следующее:

• оценка целевой аудитории устройства
• оценка стоимости компонентов
• примерные модели монетизации/финансирования проекта
• обзор аналогов
• изучение специфики предметной области
• план работ, с заложенным временем на тестирование
• разделение обязанностей в команде в случае группового проекта
• экспериментальное апробирование прототипа

Учебный набор оборудования

Компания «Амперка» сформировала учебный набор, исходя из тем, рассматриваемых в программе обучения по треку «Интернет вещей». Он включает учебную микроконтроллерную плату на основе STM32 Nucleo и периферийные устройства: сенсорику, исполнительные устройства и модули связи.

Удобное прототипирование

Курс предназначен для широкого круга слушателей, поэтому набор рассчитан на быстрое прототипирование на макетной плате без пайки и соединение компонентов через коннекторы. Таким образом исключается переполюсовка — типичная для новичков ошибка, которая часто приводит к порче элементов.

STM32

Большая часть учебных заданий выполняется на одной из самых популярных аппаратных платформ разработки — STM32 Nucleo. На данный момент STM32 является самым распространенным семейством микроконтроллеров в Embedded-сфере благодаря дешевизне и широким возможностям конфигурирования.

Операционная система Mbed

Для снижения порога вхождения изучать STM32 предлагается в связке с операционной системой реального времени Mbed.

Высокий уровень абстракции, Arduino-подобный синтаксис и живое сообщество с множеством готовых библиотек и примеров делают его лёгким в освоении даже для людей, которые никогда в жизни не работали с «железом».

Пространство для экспериментов

Комбинируя Nucleo с различными компонентами и загружая новые программы, можно сделать прототип своего собственного устройства, который затем при желании можно собрать уже на печатной плате — логика работы устройства при этом не изменится.

Кроме того, вы можете использовать и ваше собственное оборудование! Если в вашем вузе уже есть лаборатория промавтоматики, к примеру, это может стать отличным подспорьем.

Компоненты набора

Контроллер
1× STM32 Nucleo F401RE

Платы расширения
1× Troyka Shield
1× Troyka Slot Shield

Индикация и управление внешними устройствами
1× Светодиодная RGB-матрица 4×4 (Troyka-модуль)
1× Мини-реле (Troyka-модуль)
1× Силовой ключ N-Channel v3 (Troyka-модуль)

Сенсоры
1× Цифровой метеодатчик (Troyka-модуль)
1× Акселерометр (Troyka-модуль)
1× Сканер RFID/NFC 13,56 МГц (Troyka-модуль)
1× Датчик приближения и освещённости
1× Четырёхкнопочная клавиатура (Troyka-модуль)
1× Датчик уровня воды (угловой)
1× Датчик влажности почвы

Механика
1× Погружная помпа с трубкой

Модули беспроводной связи
1× Bluetooth Low Energy (Troyka-модуль)
1× Wi-Fi (Troyka-модуль)
1× GPRS Shield v3*

Прототипирование и провода
1× Breadboard Half
1× Провода «папа-папа» (60 шт.)
1× Кабель USB (A— Mini USB)

Прочее
1× Кейс для хранения
1× Гнездо питания 2,1 мм с клеммником
1× Импульсный блок питания Robiton TN2000S

* При использовании модуля GPRS Shield v3 необходимо внешнее питание от сетевого адаптера.