KETCube EDU – výuková sada s podporou Arduino IDE

Článek je zaměřen na seznámení s výukovou sadou KETCube EDU s podporou mezi studenty i učiteli oblíbeného prostředí Arduino IDE.

Úvod

KETCube® je moderní vývojová platforma pro aplikace nejen Internetu věcí (IoT), která byla vyvinuta na Fakultě elektrotechnické Západočeské univerzity v Plzni, je licencována jako tzv. Open Source Hardware: všechny technické údaje jsou volně k dispozici a kdokoli může tuto platformu nejen volně využívat, ale například také modifikovat či vyrábět odvozená řešení. Díky svým vlastnostem, modernímu designu, univerzálnosti, nízké spotřebě, možnosti přímé komunikace do IoT sítě LoRaWAN a cenové dostupnosti si našla uplatnění i v průmyslových aplikacích. Nyní se ve formě edukačního balíčku nazvaného „KETCube EDU” pro Arduino IDE dostává do rukou široké veřejnosti a školám, a to díky integraci KETCube® do globálně užívaného vývojového prostředí Arduino IDE. To znamená, že i programátor začátečník může začít ve svých prvních projektech platformu KETCube® plně využívat.

Obsah sady

Balení ve formě praktického kufříku s přihrádkami, potřebnými součástkami a moduly, které se dostává do ruky uživatelům, obsahuje vše potřebné pro úspěšný start při vývoji aplikací nejen v oblasti IoT.

Kufřík základní sady obsahuje tyto komponenty:

• USB kabel – 1 ks
• KETCube – mainBoard – 1 ks
• KETCube – UARTBoard – 1 ks
• Propojovací kablíky DUPONT F-F – 10 ks
• Propojovací kablíky DUPONT M-F – 10 ks
• Propojovací kablíky DUPONT M-M – 10 ks
• Nepájivé pole malé – modré – 1 ks
• Nepájivé pole malé – červené – 1 ks
• LED červená – 2 ks
• LED zelená – 2 ks
• LED oranžová/žlutá – 2 ks
• LED modrá – 2 ks
• Rezistor 220 Ohm – 8 ks
• Potenciometr 10k Ohm – 1 ks
• Rezistor 10k Ohm – 3 ks
• Fotoodpor – 1 ks
• Piezo bzučák – 1 ks
• Tlačítka – 3 ks
• Teplotní senzor TMP36GT9Z – 1 ks
• RH+T Senzor I²C – 1 ks
• Kondenzátor 100 n – 1 ks

Příklady úloh:

• Blikání LED na desce KETCube
• Příklad s tlačítkem – obsluha přerušení
• Čtení analogové hodnoty
• Senzor teploty a LoRaWAN
• Ovládání KETCube přes LoRaWAN

Uvedený výčet úloh samozřejmě není konečný. Další úlohy mohou vzniknout na popud přání ze strany uživatelů nebo prostřednictvím příspěvků v rámci komunity uživatelů.

Firmwarové moduly KETCube Firmware pro aplikaci KETCube EDU je sestaven ze základní sady modulů:

• LoRa

KETCube je vyvinut pro aplikace ve světě tzv. Internetu věcí (IoT). Tento modul řídí komunikaci pomocí protokolu LoRaWAN.

• HDCX080

KETCube má na desce implementován senzor relativní vlhkosti a teploty. Tento modul řídí měření těchto fyzikálních parametrů prostředí a komunikaci se senzorem po sběrnici I²C.

• batMeas

Tento modul provádí měření napětí napájecí baterie. Protože při práci s KETCube EDU je zařízení napájené prostřednictvím USB kabelu, nebudete tento modul patrně používat.

• ADC

Tento modul provádí měření napětí v mV na pinu AN.

A samozřejmě modul:

• Arduino

Modul, jehož funkci můžete programovat v prostředí Arduino IDE. Pracujete-li s KETCube EDU, programujete v prostředí Arduino IDE funkce právě tohoto modulu. Dokumentaci API KETCube EDU naleznete na stránkách: https://edu.ketcube.cz/files/apidoc/

Hardwarové řešení

KETCube EDU se dodává v konfiguraci pro automatické nahrání aplikačního kódu – s deskami KETCube UART a KETCube mainBoard propojenými přídavnými „jehlovými konektory“. Pokud by hardwarová konfigurace nebyla vybavena „jehlovými konektory”, je potřeba před stiskem tlačítka pro nahrání kódu inicializovat Bootloader. Bootloader je inicializován stiskem a podržením levého tlačítka BOOT na desce KETCube, krátkým stiskem pravého tlačítka RST a puštěním tlačítka BOOT. Bootloader je malý program, který se stará o aktualizaci aplikačního kódu KETCube®.

Závěr

Projekt KETCube EDU pro Arduino by měl přiblížit platformu KETCube® studentům středních odborných škol prostřednictvím implementace do oblíbeného prostředí Arduino IDE. Na základě zpětné vazby lze upravit připravené příklady tak, aby co nejvíce vyhovovaly seznámení s platformou z pohledu úrovně znalostí a zkušeností studentů středních škol. Poděkování: KETCube EDU pro Arduino vznikl jako projekt ZČU v Plzni za podpory města Plzeň v rámci projektu Plzeň univerzitní město 2020.