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kdw



Anmeldedatum: 05.05.2006
Beiträge: 1454

BeitragVerfasst am: 27.12.2021, 14:06    Titel: Der Datenfluss ... Antworten mit Zitat

Hallo Forum.

Das Secure Sensor Beacon (SSB) Evaluierungsboard SFS/BE1 wurde von uns mit dem Ziel konzipiert, einen möglichst einfachen Einstieg in die professionelle Bluetooth-basierte IoT-Funksensorik mit Bluetooth Low Energy (BLE) zu ermöglichen. Ein wesentlicher Schwerpunkt unserer Entwicklungsarbeit ist dabei die gesamtheitliche Sicht auf den Datenfluss: also vom Sensorelement über die BLE-Funkstrecke bis zur Anwendung als Sensordatenkonsument.



(1) Sensorik des SFS/BE1. Verschiedene Sensoren erfassen analoge Messgrößen und liefern digitale Sensordaten an den nRF52840 Bluetooth System-on-Chip (SoC).

(2) SFS/BE1-Mikrorechner (nRF52840 SoC). Ist je nach Variante per I2C, SPI oder UART mit der Sensorik verbunden. Der SoC verschickt die digitalen Sensormesswerte mit Hilfe des SSB-Protokolls als BLE-Beacon-Funknachrichten; siehe hierzu auch https://github.com/SSV-embedded/Secure-Sensor-Beacon-Protocol_SSB).

(3) SSB Collector als zentrales Sensordaten-Gateway. Die per BLE empfangenen SSB-Daten werden hinsichtlich der Datenauthentizität geprüft, in JSON-basierte Sensordatenobjekte umgewandelt und anderen Anwendungen zur Verfügung gestellt. Ein SSB Collector unterstützt darüber hinaus Datenfusionen, Formatkonvertierungen und Datenanalysen.

(4) Eine x-beliebige IT-Anwendung oder Smartphone-App als Nutzer der SFS/BE1-Sensordaten bzw. der daraus per Datenfusion und Datenanalysen gewonnenen neuen Daten und Informationen.

(5) SSB Agenten zur Vergrößerung der SFS/SB1-Funkreichweite. Ein SSB Agent besitzt eine BLE-Funkschnittstelle für die SSB-basierte Kommunikation sowie eine Wi-Fi- (WLAN-) bzw. LAN-Schnittstelle zur Datenweitergabe an einen SSB Collector.

VG KDW


Zuletzt bearbeitet von kdw am 30.12.2021, 19:51, insgesamt 5-mal bearbeitet
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kdw



Anmeldedatum: 05.05.2006
Beiträge: 1454

BeitragVerfasst am: 29.12.2021, 12:36    Titel: BLE-Funkstrecke ... Antworten mit Zitat

Hallo Forum.

Die folgende Abbildung illustriert den BLE-Datenfluss zwischen einer SFS/BE1-Baugruppe und einem Raspberry Pi als SSB Collector (die Beispieldaten wurden mit einem SFS/BE1-OPT3001 erzeugt).



(1) SSB-Bluetooth-Evaluierungsboard SFS/BE1: Nordic nRF52840 Bluetooth SoC mit ARM Cortex-M4, 32-Bit FBU, 1 MByte Flash und 256 KByte RAM. Zephyr-Echtzeit-Betriebssystem für IoT Devices und werksseitig vorkonfiguriertem 128-Bit Data Key (128-Bit Zufallszahl). SSV-Firmware mit SSB-Bluetooth-Protokollerweiterung und Sensormodul-Interface-Treiber. Sensormodul in Stecksockel (z. B. mit OPT3001-Umgebungslichtsensor zur Lux-Messung). Spannungsversorgung über externe 5VDC-Spannungsquelle per USB-Kabel. Zur Inbetriebnahme muss ein SFS/BE1-Evaluierungsboard nur mit Spannung versorgt werden. Konfigurationseinstellungen sind am SFS/BE1 nicht erforderlich.

(2) Der aktuelle Lux-Messwert des OPT3001-Sensorelements wird per SSB-Protokoll periodisch als Bluetooth Low Energy (BLE) Advertising Broadcast im 2,4-GHZ-Frequenzbereich (Primary Advertising Channels 37, 38 und 39) verschickt. Die zum Einsatz kommende BLE-Datenübertragung basiert auf dem Standard-Version „Bluetooth 4“.

(3) Ein Raspberry Pi als SSB Collector empfängt die einzelnen Advertising-Broadcast-Fragmente des SSB-Protokolls über eine 2.4-GHz-BLE-Funkschnittstelle, extrahiert die Messdaten des OPT3001-Umgebungslichtsensors, führt mit dem zum jeweiligen SFS/BE1-Board gehörenden Data Key eine Datenauthentisierung durch und erzeugt nach erfolgreicher Prüfung ein JSON-Objekt (Sensor JSON) mit den Sensordaten.

(4) Sensor-JSON-Objekt zur Weitergabe an andere Anwendungen. Jeder einzelnen SFS/BE1-Baugruppe wird auf dem Raspberry Pi als SSB Collector in der Node-RED-Laufzeitumgebung jeweils ein SSV Collector Node zugeordnet. Der Ausgang dieses Nodes liefert das JSON-Objekt mit den Sensordaten.

(5) Damit der SSB Collector die Datenauthentisierung zu dem jeweils empfangenen Bluetooth Low Energy (BLE) Advertising Broadcast-Sensordaten durchführen, gehört zu jedem SFS/BE1-Board jeweils ein werksseitig vorprogrammierter 128-Bit-Data Key. Um einen SSB Collector mit einem bestimmten SFS/BE1 zu verknüpfen, wird dieser Sicherheitsschlüssel in die Konfigurationsdaten des SSB Collector eingetragen.

Um einen SSB Collector (3) aufzusetzen, den Lux-Messwert per BLE zu empfangen (2) und für den Benutzer zu visualisieren, ist im SFS/BE1-OPT3001-Lieferumfang eine microSD-Karte mit einem bootfähigen Linux-Betriebssystem plus einer SSB-Firmware mit einer vollständig vorkonfigurierten SSB-Evaluierungsanwendung für einen Raspberry Pi 3 oder 4 enthalten. Die Software auf der microSD-Karte nutzt die Bluetooth-Schnittstelle der Raspberry-Pi-Hardware für die Funkkommunikation mit dem SFS/BE1.

VG KDW
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