[REVIEW] บอร์ดใหม่ AIS DEVIO NB-DEVKIT I เปิดกล่องครั้งแรกในไทย
ลงไม้ลงมือ : “[REVIEW] บอร์ดใหม่ AIS DEVIO NB-DEVKIT I”
บทความ โดย… วิสิทธิ์ เวียงนาค
วันที่ 13 มกราคม 2563
AIS ได้เปิดให้บริการเครือข่าย NB-IoT เชิงพาณิชย์เป็นรายแรกของไทย และได้จัดเตรียม NB-IoT Shield มาให้ใช้ เพียงแค่นำ NB-IoT Shield มาสวมบนบอร์ด Arduino UNO แล้วไปโหลดไลบรารี่ที่ทาง AIS จัดเตรียมไว้ให้ ก็พร้อมใช้งานแล้ว เหมาะสำหรับผู้ที่เริ่มต้นใหม่ เพราะมีทุกอย่างเตรียมไว้ให้ใช้เรียบร้อย มีโค๊ด มีตัวอย่างให้ทดลองทำตาม
แต่สำหรับผู้ที่ต้องการนำ NB-IoT ไปใช้งานจริงจังแล้ว อาจพบปัญหาว่า Arduino UNO มีข้อจำกัดอยู่หลายอย่าง เช่นความเร็วของ MCU ที่มีเพียงแค่ 16MHz หน่วยความจำมีไม่เพียงพอกับโปรแกรมขนาดใหญ่และโมดูล NB-IoT ของ Quectel BC-95-B8 ไม่รองรับโปรโตคอล MQTT เป็นต้น
มาถึงวันนี้ บอร์ดใหม่ DEVIO NB-DEVKIT I ที่มาพร้อมกับตัวประมวลผลใหม่ ESP32 และโมดูล NB-IoT ตัวใหม่ SIM7020E จากค่าย SIMCom ได้แก้ไขปัญหาที่เป็นอุปสรรคสำหรับนักพัฒนาหมดแล้ว
ความประทับใจแรกที่ใช้บอร์ด DEVIO NB-DEVKIT I
“สิ้นสุดการรอคอย” ขอใช้คำพูดนี้สำหรับนักพัฒนาคนหนึ่ง ยอมรับว่าตื่นเต้นมากที่ได้เห็นบอร์ด Develop NB-IoT ใช้ตัวประมวลผลหลักเป็น ESP32 มันทำให้เกิดไอเดียสร้างสรรค์สิ่งต่างๆ ขึ้นมากมาย เพราะตัว ESP32 มีทั้ง WiFi และ Bluetooth มันเปิดโลกการเชื่อมต่อใหม่ๆ ได้เลย เช่นการนำข้อมูลจาก Sensors แบบ WiFi หรือ Bluetooth แล้วรวบรวมส่งด้วย DEVIO NB-DEVKIT I ผ่านทาง NB-IoT เป็นต้น
การใช้ประโยชน์จากเซนเซอร์วัดอุณหภูมิและความชื้นที่อยู่บนบอร์ด รายงานสภาพอากาศไปยัง LINE Notify ผ่านทาง NB-IoT ตรงๆ ได้เลย เพราะโมดูล SIM7020E รองรับการเชื่อมต่อแบบ RESTful ด้วย ผู้เขียนได้ทดลองแล้วยืนยันว่าทำได้ 100% ไม่จำเป็นต้องใช้ Internet เลย
การรับส่งข้อมูลด้วยโปรโตรคอล MQTT จากโมดูล SIM7020E ทำให้สั่งปิด เปิดอุปกรณ์ได้อย่างทันใจ ไม่จำเป็นต้องรอลุ้นเหมือนการส่ง payload ด้วยโปรโตคอล UDP เหมือนที่ผ่านมา ที่ต้องเจอกับปัญหา IP Address เปลี่ยนไปหรือส่ง payload ได้บ้างไม่ได้บ้าง
ESP32 รองรับการทำงานแบบ DUAL CORE และมีความเร็วสัญญาณนาฬิกาสูงสุดที่ 240 MHz ทำให้เพียงพอสำหรับนำไปประยุกต์ทำ OCR / Image Processing / CAM Video Streaming หรือทำ Face Recognition แล้วแจ้งเตือนผ่าน NB-IoT ได้ ผู้เขียนมองว่ามันจะเกิดแนวทางใหม่ๆ ในการพัฒนาโปรดักส์ NB-IoT อย่างคาดไม่ถึงกันเลยทีเดียว
อุปกรณ์ที่เตรียมไว้ให้ในกล่อง
กล่องของ DEVIO NB-DEVKIT I เป็นกล่องกระดาษมาในโทนสีดำ ดูแล้วน่าเกรงขาม ที่หน้ากล่องระบุชื่อรุ่น DEVIO NB-DEVKIT I ไว้อย่างชัดเจน
เปิดกล่องออกดูภายในก็จะพบกับบอร์ด DEVIO NB-DEVKIT I จำนวน 1 บอร์ดวางอยู่บนฐานรองกระดาษสีขาว และมีเสาอากาศแบบสติกเกอร์ ชนิด IPEX MHF1 (u.FL) ยาวประมาณ 15 ซม จำนวน 1 ต้น ดูจากขนาดแล้วเกณฑ์ขยายน่าจะอยู่ประมาณ 2–3 dBi มีสกรีนคำว่า AIS NB-IoT ไว้ที่กลางบอร์ดเลย
ดูภาพรวมของฮาร์ดแวร์บอร์ดแล้ว ถูกออกแบบมาเป็นอย่างดี เป็น PCB 4 layers จัดวางเลย์เอาท์ ชิป โมดูล เซ็นเซอร์และอุปกรณ์ต่างๆ ได้อย่างลงตัว ขนาดของบอร์ดก็กำลังดีไม่ใหญ่เทอะทะ วัสดุอุปกรณ์ต่างๆ ดูดี มีคุณภาพ ถ้านำไปเทียบกับบอร์ดที่มาจากแผ่นดินใหญ่แล้ว คนละเรื่องคนละเกรดกันเลย น่าใช้มาก
รู้จัก DEVIO NB-DEVKIT I
DEVIO NB-DEVKIT I เป็นบอร์ดใหม่ สดๆ ร้อนๆ ของทาง AIS น่าสนใจมากเลยทีเดียว ใช้ ESP32 เป็นตัวประมวลผลหลัก ภายในบอร์ดยังมีเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิและความชื้นสัมพัทธ์ วัดความเข้มแสง และเตรียมปุ่มกด มาให้ใช้อีกด้วย นอกจากนั้นยังได้ขยายเพิ่มพอร์ตชุด I2C และพอร์ตชุดอนาล๊อก (อยู่ใกลกับ ESP32) สามารถนำสายสัญญาณไปต่อกับเซ็นเซอร์ภายนอกใช้งานได้เลย เพราะมีการเตรียมพอร์ต GND และ VCC มาให้ด้วย
มีช่องต่อกับแบตเตอรี่ภายนอกและแก้ไขวงจร ESP32 ให้โหลดโปรแกรมแบบอัตโนมัติไม่ต้องมากดปุ่ม FLASH ตอนอัพโหลดโปรแกรม ตัวบอร์ดยังถูกออกแบบมาให้มีขนาดเล็กถ้านำไปใส่ในบอร์ดทดลองจะเหลือช่องว่างให้เสียบสายสัญญาณทั้งด้านบนและด้านล่างอีกด้วย ส่วนตัวโมดูล NB-IoT ใช้ของ SIMCom รุ่น SIM7020E ข้อดีของโมดูลตัวนี้คือ มีขนาดเล็กและรองรับโปรโตคอล MQTT
มาทำความรู้จักอุปกรณ์ที่อยู่บนบอร์ดกันก่อน
ตัวประมวลผลหลัก ESP32
ESP32 เป็นชื่อของไอซีไมโครคอนโทรลเลอร์ที่รองรับการเชื่อมต่อ WiFi มีความสามารถการเชื่อมต่อ Bluetooth Low-Energy (BLE, BT4.0, Bluetooth Smart) ผลิตโดยบริษัท Espressif จากประเทศจีน โดย ESP32 ได้แก้ไขจุดด้อยต่างๆของ ESP8266 ไปจนหมด ไม่ว่าจะเป็นเรื่องของ I/O และ Analog Input ที่มีไม่เพียงพอกับการใช้งาน และปรับสเปคของ Hardware ให้สูงขึ้น มีความเสถียรภาพสูง
หลังจากที่บริษัท Espressif ได้ออกไอซี ESP8266 และได้รับความนิยมสูงสุด ก็ได้ออกไอซีรุ่นใหม่ชื่อว่า ESP31B มีการพัฒนาชุดซอฟแวร์ ESP32_RTOS_SDK ไปพร้อมกัน แต่หลังจากนั้นไม่นาน บริษัท Espressif ได้ยกเลิกการใช้ชุดซอฟแวร์พัฒนาดังกล่าว แล้วไปสร้างชุดพัฒนาใหม่ชื่อ ESP-IDF แล้วได้ออกไอซี ESP32 เป็นครั้งแรก
บริษัท Espressif ได้ผลิตโมดูล ESP-WROOM-32 ออกมา จากนั้นบริษัท Ai-Thinker และ Seeedstudio ก็ได้ผลิตโมดูล ESP3212 ขึ้นมา แต่ด้วยปัญหาด้านการออกแบบจึงได้ยกเลิกการผลิตแล้วหันไปผลิต ESP32S แทน โดยมีลายวงจรเหมือนกับ ESP-WROOM-32 ทุกอย่าง
ฟีเจอร์หลัก ESP32
- 240 MHz dual core Tensilica LX6 microcontroller with 600 DMIPS
- Integrated 520 KB SRAM
- Integrated 802.11 b/g/n HT40 Wi-Fi transceiver, baseband, stack and LwIP
- Integrated dual mode Bluetooth (classic and BLE)
- 16 MB flash, memory-mapped to the CPU code space
- 2.3V to 3.6V operating voltage
- -40°C to +125°C operating temperature
- On-board PCB antenna / IPEX connector for external antenna
สำหรับผู้ที่ต้องการรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับโมดูล ESP32 คลิ๊กที่นี่
โมดูล SIM7020E
โมูดูล NB-IoT ที่ใช้อยู่ในประเทศไทยมีไม่กี่รุ่น นอกจากโมดูล Quectel BC-95-B8 ที่พอจะคุ้นเคยกัน เพราะทาง AIS ได้นำมาใช้เป็น Shiled NB-IoT ในช่วงแรกๆ มันยังมีโมดูลจากค่าย Ublox และ SIMCom อีกด้วย สำหรับบอร์ด DEVIO NB-DEVKIT I ตัวใหม่นี้ ใช้โมดูล SIMCom SIM7020E ที่มีขนาดเล็กแต่มีความสามารถหลากหลาย
โมดูลตระกูล 7020 รองรับ LTE CAT-NB1 มีขนาดเพียง 17.6*15.7*2.3 มม ทำให้มีพื้นที่ว่างเหลือสำหรับวางอุปกรณ์อย่างอื่นได้มาก ความถี่ที่รองรับมีทั้งย่าน B1/B3/B5/B8/B20 และ B28 (ประเทศไทยใช้ B8) การควบคุมโมดูลโดยใช้ AT Commands ใช้แรงดันไฟ 2.1V-3.6V ทำงานที่อุณหภูมิ -40°C ถึง +85°C
รองรับโปรโตคอลสื่อสารหลากหลายอาทิเช่น TCP UDP MQTT CoAP และอื่นๆ สามารถอัพเดทเฟิรมแวร์ผ่านพอร์ต UART2 ความเร็วในการรับส่งข้อมูล Uplink: 62.5 Kbps และ Downlink:26.15 Kbps ด้านการกินพลังงาน ถ้าเข้าโหมด PSM จะกินกระแสเพียงแค่ 3.4 uA แต่ถ้าเข้าโหมด sleep และ Idle จะกินกระแส 0.4mA และ 5.6mA ตามลำดับ
สำหรับผู้ที่ต้องการรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับโมดูล SIM7020E คลิ๊กที่นี่
เซนเซอร์วัดอุณหภูมิและความชื้นสัมพัทธ์ HDC1040
HDC1080 เป็นเซนเซอร์วัดอุณหภูมิและความชื้นสัมพัทธ์ จากผู้ผลิต Texas Instruments การสื่อสารใช้อินเตอร์เฟสแบบ I2C มีค่าความแม่นยำความชื้นสัมพัทธ์ +/- 2 % ความแม่นยำของค่าอุณหภูมิ +/- 0.2 C สามารถทำงานในสภาพแวดล้อมที่มีความชื้นสูงได้อย่างแม่นยำ อ่านค่ารายละเอียดสูงถึง 14 บิต กินกระแสต่ำเพียงแค่ 1.3 uA ใช้แรงดันไฟ 2.7 V ถึง 5.5 V มีขนาดเล็กมากเพียง 3*3 mm เท่านั้น ทำงานที่อุณหภูมิ -40°C ถึง +125°C เซนเซอร์นี้มีมาพร้อมกับบอร์ด DEVIO NB-DEVKIT I เลย ตำแหน่งจะอยู่ตรงหัวมุมขวาที่ IC6
สามารถดูรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับเซนเซอร์ได้ที่นี่
เซนเซอร์วัดแสง TEMT6000X01
TEMT6000X01 เป็นเซนเซอร์วัดแสงโดยรอบ (Ambient Light Sensors) จากผู้ผลิต Vishay Semiconductors การสื่อสารใช้อินเตอร์เฟสแบบ ADC รองรับความยาวสูงสุดของคลื่นที่ 570 nm และมุมวัดความเข้มของแสงที่ 60 องศา มีขนาดเล็กมากเพียงแค่ 4*2 มม เท่านั้น ทำงานที่อุณหภูมิ -40°C ถึง +85°C เซ็นเซอร์นี้มีมาพร้อมกับบอร์ด DEVIO NB-DEVKIT I เลย ตำแหน่งจะอยู่ตรงหัวมุมซ้ายที่ IC5
สำหรับนักพัฒนาและผู้ที่สนใจบอร์ด DEVIO NB-DEVKIT I เชิญมาดูของจริงได้ที่งาน Maker Faire Bangkok 2020 วันที่ 18–19 มกราคม 2562 เวลา 14.00–20.00 น. ณ The Street Ratchada
สุดท้ายนี้ขอขอบคุณทาง AIS AIAP ที่ได้ให้บอร์ด DEVIO NB-DEVKIT I มาทำ Exclusive Review ก่อนเปิดตัวอย่างเป็นทางการในครั้งนี้
ผู้เขียนมีความตั้งใจที่จะนำเสนอการใช้ IoT / LoRaWAN / NB-IoT สำหรับพัฒนา SMART CITY เพื่อให้ผู้ที่สนใจนำไปพัฒนาต่อยอดสร้างนวกรรมใหม่ๆ ขอเป็นส่วนหนึ่งเล็กๆ น้อยๆ ช่วยผลักดันประเทศของเราให้เข้าสู่ยุคดิจิตอล Thailand 4.0 อย่างแท้จริง
ติดตามข่าวสารทาง facebook ได้ที่ลิงค์นี้
เข้ากลุ่ม IoT-SmartCity ได้ที่นี่
