Funknetzwerke für das smarte Zuhause
»Tweets« von der Waschmaschine
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Soziale Netzwerke als Benutzeroberfläche
Die nachfolgende Prozessbeschreibung am Beispiel einer Waschmaschine wurde mit einer Wetterstation, die »twittert«, bereits im Feld getestet. Mit dem STM32W kommuniziert die Waschmaschine IP-basiert auf dem neuen Standard IPv6 und kann damit Daten mit allen IP-basierten Geräten austauschen – egal ob Smartphone, Tablet, ein älteres Notebook oder Handy mit Webbrowser. Hierfür sendet der STM32W eine UDP/IP an ein Gateway am Router. Der Router reicht die UDP/IP an den Server weiter, der daraus eine E-Mail generiert. Die lässt sich dann an einen kostenfreien Bloggingdienst wie Posterous (www.posterous.com) oder Wordpress (de.wordpress.com) senden. Für Wordpress existiert eine Programmierschnittstelle (API), die die Daten automatisch an Twitter schickt. Mehr Flexibilität erlaubt Posterous. Hier lässt sich mittels Steuerwörtern exakt angeben, welche Meldung wann, wie und an wen weitergereicht wird. Außerdem nimmt Posterous viele Formate auf verschiedenen Wegen an. In diesem Fall würde der Cronejob auf dem Server eine E-Mail an Posterous senden, das den Blogpost per E-Mail weiter an die API von Twitter schickt. »Der Vorteil von Twitter ist, dass kostenfreie Clients für Apple OS, Android, Windows, Linux und auch RIM zur Verfügung stehen und praktisch alle Endgeräte Twitter unterstützen«, erklärt Naumann.
»Noch komfortabler wird dies zukünftig mit Google+ gehen, sobald hierfür die passende API zur Verfügung steht.« Das neue soziale Netzwerk von Google unterscheidet sich von Facebook, weil Nutzer hier Teilnehmerkreise anlegen können. So könnte ein Kreis namens »My Personal Machines« die Zustände der einzelnen Hausgeräte anzeigen. Er lässt sich so anlegen, dass ausschließlich Hausbewohner die Meldungen sehen können. Daneben sind auch öffentliche Kreise möglich, beispielsweise für die Daten der Wetterstation. Diese kann jeder Interessent automatisch abrufen, ohne dass er hierfür »befreundet« sein muss wie bei Facebook.
Strebt man eine Übertragung an viele Teilnehmer an, bietet sich der neue kostenfreie Messaging Service von Google für Android an. Dieser Dienst leitet die Meldung über IP an Android-Smartphones weiter. Für diese Aufgabe lässt sich die kostenfreie Google Engine einsetzen.
Viele Protokolle zur Wahl
Auf diese Weise lassen sich alle bestehenden Haushaltsgeräte für ein Smart-Home-Netzwerk nachrüsten. Neue intelligente Maschinen lassen sich dann mit älteren Geräten kombinieren. Ist ein Mikrocontroller wie der STM32W in einem Gerät verbaut oder mit Dauerspannung versorgt, kann er außerdem als Router für weitere 6LoWPAN-Module und als Bridge zu Bluetooth Low Energy oder »Gazell«, dem Protokoll von Nordic Semiconductor, dienen. Gazell steht kostenfrei zur Verfügung. Das Nordic-Protokoll ist unter anderen in vielen Funktastaturen und -mäusen für PCs zu finden, und es läuft etwa auf den ICs der Serie nRF24LE1. Für diese Baureihe gibt es, wie auch für den STM32W, komplette, preiswerte, zugelassene Funkmodule. Der nRF24LE1 verfügt über ein 8051-Derivat, das innerhalb eines Takts einen Befehl abarbeitet. Wer die Kosten für den Keil-Compiler scheut, kann auf den Small-Device-C-Complier zurückgreifen. Der nRF24LE1 arbeitet ebenfalls mit 2400 MHz. Wer statt auf ein solches proprietäres Protokoll lieber auf einen Standard setzt, kann auf den nRF8001 von Nordic Semiconductor zurückgreifen. Kombiniert mit den Modulen PAN1720 von Panasonic, ist das Einrichten eines drahtlosen Netzwerks am Körper oder Fahrrad für Applikationen im Bereich Sport, Medizin und Ambient Assisted Living einfach möglich.
Der nRF8001 unterstützt Bluetooth Low Energy, dessen großer Vorteil ist, dass es in praktisch alle neuen Smartphones, Laptops und PDAs eingebaut wird.
Am schnellsten kommt man mit WiFi-Modulen oder ICs von Redpine Signals zum Ziel. Die Single-Stream-802.11n-Module der Connect-io-n-Familie von Redpine enthalten alle Funktionalitäten, die ein WLAN Client erfordert, und ergänzen Embedded-Lösungen so um die WiFi-Konnektivität. Einige Connct-io-n-Module enthalten außerdem einen kompletten Networking Stack, der die Verbindung zu zahlreichen bestehenden eingebetteten Systemen ermöglicht, ohne deren Mikrocontroller zu beanspruchen. Auch für höhere Betriebssysteme wie z.B. Windows (CE 5.0, Embedded 6.0, XP, Seven, Embedded Compact 7 (ab Q1/12)), Linux oder Android (ab Froyo 2.2) stehen Treiber zur Verfügung. Die Module von Redpine unterstützen den N-Standard unter WiFi, der weniger Strom verbraucht als der G-Standard.
»Mein Favorit ist die Android@Home-Board von Microchip mit dem Redfly-WiFi-Adapterboard auf Basis Redpine«, betont Harald Naumann. »Denn mit dieser Kombination schlägt man zwei Fliegen mit einer Klappe: Das Android@Home-Board verfügt über USB-Treiber als Host für Android. Damit können Nutzer lizenzfrei ihr Android-Smartphone oder -Tablet anschließen.« So interagieren Taster, Poti und LED auf der Platine mit dem Endgerät. Einzige Voraussetzung ist, dass Android 2.3.4, Android 3.1 oder eine höhere Version installiert ist. Android 4.0 unterstützt dann sowohl das klassische Bluetooth als auch Bluetooth Low Energy. Damit wird Android@Home drahtlos.
Neben den vorgestellten Funktechnologien bzw. Protokollen eignen sich auch GSM, GPRS, UMTS bzw. 3G für Smart-Home-Anwendungen. Diese zellularen Techniken empfehlen sich, wenn statt des DSL-Routers im Haus ein Smart-Home-Gateway zum Mobilfunk zum Einsatz kommt. Die Vielfalt der Protokolle und die Eigenheiten der verschiedenen Geräte, die in ein solches Smart Home zu integrieren sind, macht die Umsetzung zu einem komplexen Unterfangen. Distributoren mit ihrer Erfahrung aus vielen Kundenprojekten und der herstellerneutralen Sicht leisten hier wertvolle Unterstützung. Verfügen sie, wie Rutronik, über ein eigenes Wireless Competence Center, können sich Kunden einer fundierten Beratung sicher sein. Rutronik bietet außerdem Komponenten für die gesamte Bandbreite an Technologien und Protokollen und alle zusätzlich notwendigen Bauelemente für das smarte Zuhause.
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