Beacons im Physical Web

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Allgemeine Übersicht

Im Physical Web werden Objekten diese Objekte kennzeichnende URLs (= Uniform Resource Locator) zugeordnet. Das bedeutet nichts anderes, als das unter der betreffenden URL im Allgemeinen eine Website zu finden ist, die objektrelevante Daten zur Verfügung stellt.

Die zu erkennenden URLs werden von Objekten in der Umgebung gesendet, so dass dadurch die Objektbezogenheit sichergestellt ist. Jedes Objekt kann mit einem Bluetooth Low Energy (BLE) Beacon, einem leistungsstarken, batteriebetriebenen Gerät, versehen werden, das die betreffenden Inhalte über Bluetooth sendet.

Beacons, die die Eddystone-Protokollspezifikation unterstützen, können URLs und weitere Formate übertragen. Dienste auf dem Mobilgerät des Nutzers, wie Google Chrome oder Nearby Messages, können nach der Übergabe dieser URLs nach diesen suchen und diese anzeigen.

Das Physical Web sorgt unter anderem dafür, dass Nutzer nicht ständig neue Apps auf ihren Mobilgeräten installieren müssen, sondern die Nachrichten auf einer einheitlichen Oberfläche betrachten können. Es lässt sich in nahezu allen Fällen einsetzen, in denen Nutzer an Informationen über ihre Umgebung interessiert sind oder in denen eine Interaktion zwischen ihnen und smarten Objekten nötig ist.

Ausgangspunkt für die Entwicklung der Beacon-Technologie war im Jahr 2013 die Fa. Estimote mit dem ersten BLE Beacon, gefolgt von Apple, die ihre Implementierung iBeacon benannt haben. Diese Beacons senden eine BLE Advertising Message aus, deren Inhalt von einer Empfänger-App dekodiert werden und davon abgeleitet Aktionen auslösen kann

Google ist im Jahr 2015 mit seinem Physical Web Projekt in diese Thematik eingestiegen und erweitert die von den Beacons gesendeten Informationen, so dass zur Aufbereitung der gesendeten Informationen nicht zwangsläufig eine zugeordnete App erforderlich ist.

Im Alltag begegnen uns oft Situationen in denen der Einsatz von Beacons sehr von Vorteil ist.

Nicht jeder Nutzer des öffentlichen Personen-Nahverkehrs kann Informationen zur aktuellen Situation seiner gewünschten Verbindung über dynamische Fahrgastinformations-Anzeiger beziehen. In den Innenstädten werden diese zunehmend eingesetzt.

1024px-Dresden_Hauptbahnhof_-_Haltestelle_der_Straßenbahn_(7033568319)

Autor: IngolfBLN

Auf dem Land werden wohl noch weitere Zeit die traditionellen Haltestellenschilder zu sehen sein.

Haltestellenschild_Jungfernstieg_retouched

Autor: MissyWegner

Bein einem solchen Haltestellenschild, was auch im innerstädtischen Bereich durchaus noch gesehen wird, kann ein installierter Beacon die gewünschten Informationen beispielsweise über eine dynamisch aktualisierte Website mit Fahrplaninformationen bieten.

Neben diesen Anwendungen haben die Marketing-Strategen die Mächtigkeit dieser Beacon-Lösungen schon lange erkannt. So kann beispielsweise beim Betreten eines Supermarktes gezielt auf Sonderangebote hingewiesen und das Kaufverhalten beeinflusst werden.

Nach diesen eher anwendungsorientierten Bemerkungen kann sich jeder selbst Gedanken über den Einsatz von Beacons machen.

Kommerzielle Beacons

In den kommerziellen Angeboten findet man zahlreiche Beacons, bei denen leider nicht immer klar hervorgeht, ob sie auch das Eddystone Profile unterstützen. Ich habe mit zwei Beacons der chinesischen Fa. AprilBrother experimentiert.

CardBeacon

Kern des CardBeacons ist ein DA14580 SoC der Fa. Dialog – ein Cortex-M0 mit einem BLE Core. Es wird die zumindest doppelte Batterielebensdauer gegenüber den als Standard geltenden Nordic nrf51822 Chips versprochen und soll mit den Default-Einstellungen drei Jahre betragen. Eine Batterie CR3032 (500mAh) ist im CardBeacon integriert.

CardBeacon ist iBeacon-zertifiziert und unterstützt damit alle iBeacon-Funktionen. UUID, Major, Minor und das Advertising Intervall sind konfigurierbar.

cardbeacon1

CardBeacon im Scheckkartenformat

Dieser CardBeacon hat die Grundfläche einer Kreditkarte. Die Dicke der Karte beträgt allerdings 5.8 mm. Hier sind die technischen Daten des CardBeacons nachzulesen.

AprilBeacon 202

Der AprilBeacon 202 kann wie bereits der CardBeacon im iBeacon-, Eddystone-UID- oder Eddystone-URL-Mode betrieben werden.

AprilBeacon

AprilBeacon mit dem Abmessungen 40 mm x 40 mm x 15 mm

AprilBeacon App

Die AprilBeacon App ist ein herstellerspezifisches Tool zur Konfiguration der von diesem Hersteller angebotenen Beacons. Auf der Website des Herstellers findet man die Links zu Apples App Store und zu Googles Playstore.

Beacon Tools

Zur Inbetriebnahme bzw. zur Konfiguration von Beacons bedarf es in der Regel spezieller Tools, die meist herstellerspezifisch sind. Die AprilBaecon App war ein solches Tool.

Ansonsten ist es hilfreich mindestens einen BLE Scanner und die Physical Web App auf seinem Smartphone zu installieren, die für Android in Google’s Playstore zu finden sind.

In Googles Playstore findet man ausserdem zahlreiche BLE Scanner. Ich habe die Tools von Bluepixel Technology und Nordic Semiconductor ausgesucht und verwendet. Mit der Physical Web App kann man schließlich die übertragenen URL einfach sichtbar machen.

BLE Implementierungen

Es gibt derzeit ein recht breites Spektrum an Hardware, bei der bereits ein BLE Modul installiert ist. Das Spektrum reicht dabei von einfachen Mikrocontrollern bis hin zu leistungsfähigen Linux-Devices. Zu nennen sind u.a. BBC micro:bit & Calliope mini, pycom WiPy und Linux Devices , wie Raspberry Pi 3, Raspberry Pi Zero W und C.H.I.P.

Dieser Abschnitt zeigt für BBC micro:bit & Calliope mini die erforderliche Software-Installation, um einen Eddystone-URL Beacon zu erstellen. Das Ergebnis ist für alle Implementierungen identisch – eine über BLE übertragene URL, die von einem Smartphone, Tablet oder anderem BLE-tauglichen Equipment empfangen und ausgewertet werden kann.

Seit einem Jahr ist der BBC micro:bit genannte Mikrocontroller der BBC verfügbar und unter Schülern und Lehrer in Großbritannien recht verbreitet. In Deutschland hat sich die gemeinnützigen Calliope GmbH das Ziel gesteckt, mit dem Calliope mini einen für die Anforderungen der Grundschule geeigneten Mikrocontroller bereit zu stellen, wobei sich dieser am BBC micro:bit orientiert.

Beide Mikrocontroller-Boards sind technisch vergleichbar ausgestattet und weisen als Kern einen nRF51822 Mikrocontroller von Nordic Semiconductors auf.

Preise und Bezugsmöglichkeiten sind in der nachfolgenden Tabelle gelistet.

Mikrocontroller BBC micro:bit Calliope mini
Preis EUR 16,85 EUR 35,00
Lieferant http://www.exp-tech.de

Zur Programmierung der beiden Mikrocontroller-Boards stehen ein JavaScript Blocks Editor und MicroPython zur Verfügung. Will man BLE nutzen, dann steht MicroPython leider nicht zur Verfügung da der BLE-Stack zu viel RAM benötigt.

Unser micro:bit (oder Calliope mini) Beacon soll nun eine URL aussenden, die auf die verwendete Programmierumgebung, den Java Script Blocks Editor, verweist. Die URL lautet im Original https://makecode.microbit.org/ und verkürzt https://goo.gl/8Hcntr.

Die folgende Abbildung zeigt die vom Java Script Blocks Editor verwendeten Blöcke.

microbit - Eddystone URL senden

Um BLE zur Verfügung zu haben, muss über Add Package zu Beginn noch das BLE Paket nachinstalliert werden.

Da hier mit einer sicheren Webseite gearbeitet wurde, ist die versendete URL auch als (weitere) Nearby Message sichtbar und kann vom Smartphone direkt aufgerufen werden.

Nearby4

 

AVR Timer Interrupts Calculator

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Arduino_Logo.svg
Timers for

  • ATmega328P used in Arduino Uno & Arduino Pro Mini
  • ATmega2560 used in Arduino Mega 2560 and
  • ATtiny85

are calculated in CTC mode. Select requested frequency, MCU and timer. Click Calculate. Copy result into the clipboard. Paste code into Arduino IDE. Ready. Click here for this easy to use tool.

It’s a good addition to my book Arduino Interrupts – Speed up your Arduino to be responsive.

Ledunia Benchmarks

1 Antwort

Mit dem Beitrag Arduino32: Die jungen Wilden in der Zeitschrift DESIGN&ELEKTRONIK (Online-Version Teil 1, Online Version Teil 2) hatte ich 32-Bit Arduinos vorgestellt und an Hand einfacher Benchmarks miteinander verglichen.

Der verbreitete #ESP8266 ist ebenfalls in die Arduino Umgebung integriert und die Verfügbarkeit von #Ledunia als High-End-ESP8266-Modul haben mich veranlasst, diese Tests mit Ledunia zu wiederholen.

Die Programme selbst sind unter GitHub abgelegt, können von da heruntergeladen und in der Arduino IDE ausgeführt werden. Hier sind die Benchmark-Ergebnisse im Vergleich zu verschiedenen klassischen Arduinos:

Board Arduino Uno Arduino M0 Arduino Due Ledunia
CPU ATmega328 ATSAMD21G18
(Cortex-M0+)		 AT91SAM3X8E
(Cortex-M3)		 ESP8266EX
Clock 16 MHz 48 MHz 84 MHz 80 MHz
Runtime 18267 ms 5180 ms 3451 ms 2189 ms
IO-  Periode 11,60 us 3.24 us 4,32 us 5 us
I/O-Frequenz 86,21 kHz 308,6 kHz 203,3 kHz 200 kHz

Die Leistungsmerkmale der ESP8266-basierten Arduinos können sich sehen lassen und bilden damit eine sehr gute Ergänzung der Arduino-Familie.

ESP8266 Programmierung

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Mittlerweile gibt es zahlreiche unterschiedlich ausgestattet Mikrocontrollerboards auf Basis des ESP8266 von Espressif. Ledunia rundet das Angebot nach oben hin ab.

Was ist Eure bevorzugte Programmierumgebung?

Das ist eine der Fragen in meiner Umfrage. Ich würde mich über zahlreiche Einträge freuen, um einen Gesamteindruck zu erhalten. Persönliche Angaben sind nicht erforderlich.

Grove Shield für BBC Micro:bit

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Mit dem Grove Shield erschließt sich dem BBC Micro:bit Controller die ganze Familie der Grove Sensoren und Aktoren auf sehr einfache Weise.

Grove i2C Shield

Folgende Interfaces stehen nach aussen hin zur Verfügung:

DC Interfaces Micro USB x1
Grove Interface P0/P14,P1/P15,P2/P16,I2C
Grove ZERO Interface Grove ZERO x1
Logic Interface 3V3/P0/P1/P2/P8/P12/P13/GND

Mit einem Grove I2C Hub kann die Zahl der anschließbaren I2C Devices erweitert werden .

Hello World für Ledunia

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Ledunia bezeichnet ein leistungsfähiges IoT Entwicklungsboard für das IoT auf Basis des bekannten ESP8266 Mikrocontrollers.

Die Installation in der Arduino IDE ist auf der Ledunia Website im Detail beschrieben. Hier ist ein einfaches Programmbeispiel im „Hello World“-Stil gezeigt, welches die erfolgreiche Inbetriebnahme zeigt.

Der deutlich grössere Speicher im Vergleich zum NodeMCU ist aus den Screenshots ersichtlich.

// Uncomment your board

#define ESP8266_LED 5 // for Ledunia
#define NodeMCU_LED D0 // for NodeMCU

#define LED ESP8266_LED // adapt it

ADC_MODE(ADC_VCC);

byte count = 0;

void setup() 
{
  pinMode(LED, OUTPUT);
  Serial.begin(115200);
  delay(4000); // waiting to start the monitor
  Serial.print("Hi there, here is "); 
  Serial.println("Ledunia"); // for Ledunia
//  Serial.println("NodeMCU"); // for NodeMCU
  Serial.print("ESP8266 Chip ID: ");
  Serial.println(ESP.getChipId());
  Serial.print("Flash Chip ID: ");
  Serial.println(ESP.getFlashChipId());
  Serial.print("Flash available [KB]: ");
  Serial.println(ESP.getFlashChipSize()/1024);
  Serial.print("Flash Chip Size [KB]: ");
  Serial.println(ESP.getFlashChipRealSize()/1024);
  Serial.print("Flash frequency [MHz]: ");
  Serial.println(ESP.getFlashChipSpeed()/1000000);
  Serial.print("Free Heap [KB]: ");
  Serial.println(ESP.getFreeHeap()/1024);
  Serial.print("VCC [mV]: ");
  Serial.println(ESP.getVcc());
}

void loop() 
{
  Serial.print(".");
  count++;
  if (count == 25)
  {
    Serial.println();
    count=0;
  }
  digitalWrite(LED, HIGH);
  delay(980);
  digitalWrite(LED, LOW);
  delay(20);
}

LeduniaTest

NodeMCU

Interesse geweckt?

Selbst Feinstaub messen

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Unter dem Titel „Open Data im Alltag – Selbst Feinstaub messen“ habe ich in der Zeitschrift Elektronik 9/2017 einen Beitrag zur Feinstaubmessung veröffentlicht.

Herz der Feinstaub-Messstation ist der nova PM Sensor SDS011 der chinesischen Fa. Nova Fitness Co. Dieser Sensor misst die Partikelkonzentration für Partikel mit einer Größe zwischen 0.3 und 10 um mit einem relativen Fehler von 15 % oder ± 10 ug/m3.

nova PM sensor

Die gesamte Messstation besteht aus einem Linux-Device C.H.I.P., an welches der Sensor über einen zum Lieferumfang gehörenden RS232-USB-Converter angeschlossen wird und einem über I2C angeschlossenen SHT31-Modul zur Messung von Temperatur und Luftfeuchtigkeit. Über WLAN können die erhobenen Daten dann ins Netz zur Verfügung gestellt werden.

Messstation

Auf meiner Website http://www.ckuehnel.ch/ReEnviDa.html können die Daten verfolgt werden.

Installiert man sich die Android App ThingView Full auf seinem Smartphone oder Tablet, dann hat man die Daten auch auf seinem Mobilgerät zur Verfügung.

Das folgende Bild zeigt beispielsweise die ermittelten PM10-Daten zwischen dem 26.08. und 30.08.2017 an meinem Standort.

Screenshot_20170909-114823.png

Arduino for the Cloud

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This eBook describes the Arduino Yún configured for cloud applications.

Due to the combination of microcontroller and Linux device you can separate effectively real-time tasks from tasks that need network access.

Further explanations to Arduino Yún and the Arduino Yún shield as an addon for a conventional Arduino can be found in my book, Arduino for the Cloud.

Have fun with Arduino Yún!