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Mobile Welten

Arduino und das Internet der Dinge

Kay Glahn

Arduino hat sich als Prototyping-Plattform für die Steuerung von interaktiven Objekten etabliert. Zahlreiche Hersteller bieten so genannte GSM Shields an, um die Plattform an das Mobilfunknetzt anzubinden. Hierdurch ergeben sich für Entwickler ganz neue Möglichkeiten M2M-Applikationen umzusetzen.

In der M2M- also Machine-to-Machine-Kommunikation besteht ein erhebliches Potenzial, denn der Markt mit Mobiltelefonen wird irgendwann eine gewisse Sättigung erreichen. Obwohl der Trend zum Zweit- oder gar Dritthandy nicht von der Hand zu weisen ist, dürfte der Moment kommen, wo es nicht mehr sinnvoll ist, dieses Spiel endlos weiterzutreiben. Ganz anders sieht es beim Internet of Things, dem Internet der Dinge, aus. Immer mehr Objekte des täglichen Gebrauchs kommunizieren schon jetzt mit dem Internet und greifen auf Onlinedienste zu. Das Potenzial ist aber hier bei Weitem nicht ausgeschöpft. Die Anzahl an potenziellen Teilnehmern, die über Mobilfunknetzte angebunden sind, ist fast unbegrenzt.

Rasantes Wachstum

Laut einer Vorhersage von Cisco werden bis 2016 weltweite insgesamt 1,906 Milliarden M2M-Module installiert sein, die zusammen einen Daten-Traffic von 508 022 Terabyte pro Monat generieren werden. Die Wachstumsrate beträgt damit rund 86 Prozent pro Jahr. Andere Studien kommen zu ganz ähnlichen Ergebnissen.

Doch was bedeutet das Ganze für Entwickler und wie kann man an diesem Trend partizipieren? Um Objekte des täglichen Gebrauchs mit Intelligenz auszustatten, hat sich inzwischen die Arduino-Plattform in vielen Bereichen etabliert, die vor allem eine schnelle und relativ einfache Entwicklung von Prototypen ermöglicht. Hierbei handelt es sich sowohl um eine Hardware- als auch Softwareplattform, die Open Source zur Verfügung stehen. Hauptbestandteil ist ein einfaches I/O-Board mit einem Mikro-Controller und analogen und digitalen Ein- und Ausgängen. Die Software besteht aus einer Entwicklungsumgebung, die auf der Processing IDE und Wiring aufbaut, das insbesondere von Künstlern, Designern, Bastlern und anderen Interessierten für die Programmierung von Mikro-Controllern verwendet wird. Herzstück von Arduino ist ein Atmel-AVR-Mikro-Controller aus der megaAVR-Serie. Auf aktuellen Boards kommt der ATmega328, der ATmega1280 oder der ATmega2560 zum Einsatz. Die meisten der am Markt verfügbaren Arduino Boards bieten 14 digitale I/O-Pins, von denen sechs PWM-Signale ausgeben können und sechs als analoge Eingänge dienen können.

Abb. 1: Überarbeitete Version des von Telefónica I+D mitentwickelten GSM Shields für das Arduino Board (Quelle: Telefónica)

Interessant ist, dass die Boards mithilfe so genannter Shields auf einfache Weise erweitert werden können. Hierdurch sind sie ideal für den Einsatz in M2M-Szenarien geeignet. Denn durch die Shields können sie mit GSM, 3G, WLAN, Bluetooth oder auch ZigBee-Netzwerkfunktionalität ausgestattet werden. Auch ein GPS-Chip kann so problemlos angebunden werden, falls er nicht ohnehin schon in dem Mobilfunkmodul integriert ist. GSM Shields für Arduino werden inzwischen von zahlreichen Herstellern mit den unterschiedlichsten Ausstattungsvarianten angeboten. Auf der diesjährigen Campus Party in Berlin hat Telefónica, zu der auch der deutsche Mobilfunkanbieter O2 gehört, eine überarbeitete Version seines GSM Shields für Arduino vorgestellt. Hierdurch wird es dem Arduino Board möglich, SMS-Nachrichten zu verschicken, Anrufe aufzubauen oder anzunehmen sowie eine Internetverbindung per GPRS herzustellen. Das GSM Board basiert auf dem Quadband-GSM/GPRS-Modul M10 von QuecTel sowie einer passenden Onboard-Antenne von Antenova. Die Hardware und die dazugehörigen Softwarebibliotheken wurden von Arduino in Zusammenarbeit mit der Forschungsabteilung von Telefónica entwickelt und werden genauso wie das Arduino Board und die Software Open Source bereitgestellt.

Technisch gesehen, ist das GSM Shield eigentlich nichts Besonderes, denn längst sind von verschiedenen Anbietern wesentlich leistungsfähigere Shields verfügbar, die wie das 3G Shield von Cooking Hacks, der Hardwaresparte von Libelium, beispielsweise WCDMA und HSPA mit bis zu 7,2 Mbps unterstützen und somit rund 20 mal schneller sind und zudem ein integriertes GPS-Modul mitbringen. Auch dieses Projekt teilt mit Arduino die gleiche Open-Source-Philosophie, was die Hardware und Software betrifft.

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Kay Glahn
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