Mivel az elektronika az IoT, a gép-gép kommunikáció és a csatlakoztatott eszközök felé fordul, a tervező mérnökök folyamatosan keresik a kommunikációs technika magasztos módját, hogy információt cseréljenek két elektronikai eszköz között. Bár vannak már sok lehetőség közül választhat, mint a BLE, NFC, RFID, Lora, Sigfox stb nevű cég csipog kifejlesztett egy SDK, amely lehetővé teszi át történő adatcsere hang egyszerűen használja az eszközt, mikrofonnal és hangszóróval igénye nélkül az paring. Ráadásul az SDK platformfüggetlen, és támogatja az alacsony fogyasztású adatkommunikációt is.
Az SDK az adatokat egyedi hangfolyamba kódolja, és az eszköz hangszóróján játssza le, ezt az audio folyamot aztán bármely eszköz mikrofon segítségével fel tudja venni és dekódolhatja, hogy megkapja a tényleges üzenetet. Az SDK több platformon fut, és már támogatja többek között az Androidot, az iOS-t, a Windows-ot és a python-t. Olyan mikrovezérlő platformokon is használható, mint az ARM, és támogatja az olyan fejlesztői platformokat, mint az ESP32 és a Raspberry Pi. Ha többet szeretne megtudni a Chirp-ről és annak lehetséges alkalmazási lehetőségeiről, a Circuit Digest megkérdezte Dr. Daniel Jones-ot - a Chirp igazgatóját, és megvitatta néhány kérdést. A válaszok Az alábbiakban összefoglaljuk
1. Mi a csiripelés mögött álló technológia és hogyan működik?
A csicsergés az információ továbbításának módja hanghullámok segítségével. A rádiófrekvenciákat használó Wi-Fi-vel vagy Bluetooth-tal ellentétben a Chirp olyan hangokat kódol, amelyek bármely számítógép hangszórójával lejátszhatók (továbbíthatók), és bármilyen számítógépes mikrofonon keresztül fogadhatók, anélkül, hogy további hardverre lenne szükségük, például RF chipekre. Ez lehetővé teszi a Chirp használatát minden olyan fogyasztói eszközön, amelyben van hangszóró és mikrofon, például mobiltelefonok, laptopok, PA-rendszerek stb., És információkat képes továbbítani akár a YoutTube közvetítésével vagy TV-közvetítésével is.
A hangszórón keresztül lejátszott kódolt hallható hangok érzékenyek az emberekre, és úgy hangzik, mint egy apró darab digitális madárdal, ezért a „csipog” elnevezés. Kihasználhatjuk azt a tényt is, hogy a számítógépes hangszóró és mikrofon valójában az emberi fül számára nem hallható ultrahangos frekvenciákkal is képes működni, így olyan információt is továbbíthatunk olyan hangon keresztül, amelyet nem hallunk.
2. Olyan sok vezeték nélküli kommunikációs protokoll van körülöttünk, mint a BLE, az NFC, az RFID, a LoRa stb. Miért van még szükségünk csipogásra? Mi az egyedülálló vele?
Ennek egyik oka Chirp rendkívül alacsony súrlódása lesz. A Bluetooth-tól vagy a Wi-Fi-től eltérően használhatom a Chirp-et, hogy azonnal kezdeményezzek egy-sok kommunikációt, hogy megosszam egy üzenetet mindenkivel, aki körülöttem van, anélkül, hogy párosítanom kellene őket. Sokkal könnyebb megosztani valamit gyorsan és egyszerűen mindenkivel a szoba körül vagy az asztal körül. Nagyon hasznos, ha kapcsolatba lépünk olyan emberekkel, akikkel korábban még nem találkoztam, vagy ha olyan géppel léptem kapcsolatba, amellyel esetleg még nem találkoztam. Például intelligens szekrény kinyitása vagy névjegykártya megosztása stb.
Ettől eltekintve sokszor azt is látjuk, hogy a Chirp-t a Peer to Peer kommunikációban is használják. Például egy indiai busztársaság Shuttl a Chirp-et használja a buszsofőr és az utas között annak ellenőrzésére, hogy az illető felszállt-e a buszra, és beváltották-e a jegyét.
3. Fel lehet-e állítani egy hálós kommunikációt a Chirp-lel? Kommunikálhatok több eszközzel?
Igen, az egyik legfontosabb dolog, amire emlékezni kell a hangzásnál, hogy ez egy túl sok típusú kommunikáció, vagyis bármi a közelben, amely az adónk hallható tartományában van, hallja a hangot és megkapja az adatokat. Ennek előnyei és korlátai is vannak. Előnye, hogy nagyon egyszerű a multicast megosztása. Az olyan dolgokhoz, mint a hálós hálózat, ez valószínűleg működne, de szüksége lenne egy sor vevőegységre, amelyek a hallási tartományon belül vannak. Szóval, általában hajlamosak vagyunk a csiripelést használni egy-sok adás esetén.
4. Hogyan működhet Chirp minden párosítás nélkül? Ez adatvédelmi problémákhoz vezet?
Van egy nagyon apró „Chirp Messenger” nevű bemutató alkalmazás (elérhető Android és iOS áruházban), amely bemutatja az SDK működését. Üzenet küldéséhez a felhasználó beírhatja az üzenetet, és megnyomhatja a Küldés gombot, amely az üzenetet hangjelzésbe ágyazza, és lejátszja a telefon hangszóróján. Tehát a közelben lévő, a fejlesztőkészletünket futtató eszközök mikrofonon keresztül fogadhatják ezeket a hangjelzéseket. Ezeket a hanghangokat dekódolják alkotó frekvenciára, és hibajavítást alkalmaznak a zaj és a torzítás hatásainak ellensúlyozására, hogy megkapják a tényleges üzenetet. Így a Chirp teljesen szabaddá teszi, csak a hangok meghallására és dekódolására van szükség.
Vannak olyan biztonsági vonatkozások, amelyek felhasználhatók a bizalmas adatok Chirp segítségével történő elküldéséhez, például néhány biztonsági funkció rétege a meglévő protokollra. Mivel a Chirp csak átviteli közeg, bármit beágyazhat ezekbe a hangokba. Például RSA vagy AES titkosítással titkosíthatja adatait, mielőtt chipre küldené őket, majd visszafejtheti nyilvános kulcsú titkosítással.
5. A Chirp elég kicsi ahhoz, hogy kis teljesítményű beágyazott vezérlőkkel együtt használhassa? Mennyi energiát fogyaszt?
Arra törekszünk, hogy az SDK-t minél jobban optimalizáljuk. Csodálatos beágyazott DSP-csapatunk van, amely minden felesleges bitet kivág és bájtja a kódot a CPU-ciklus csökkentése érdekében. Ennek az az oka, hogy az egyik nagy terület, ahol a felvételt látjuk, a beágyazott terepi chip. Különösen, ha alacsony fogyasztású és alacsony specifikációjú IoT eszközzel kíván kommunikálni. SDK-junk akár ARM Cortex M4 processzoron is futtatható, amely 90 MHz-es frekvencián működik, kevesebb, mint 100 kB RAM-mal.
A Cortex-M4 vezérlők teljesítménymérései, fejlesztői tábláinkon mérve, 20mA körül voltak aktív hallgatás közben, és kevesebb, mint 10uA ébresztés hangon üzemmódban, másodpercenként 90M ciklussal. A Wake-on-Sound mód a Vesper nevű gyártó szuper alacsony fogyasztású mikrofonjait használja, amely mindig nulla energiát állít be a mikrofonon. Így a mikrofon aktívan listázza a hangot, és amikor egy csíkot hall, felébreszti a Cortex vezérlőt alvó üzemmódból az adatok dekódolásához.
6. Mi lenne a Chirp Communication kommunikációs tartománya és hasznos terhe?
A hatótávolság szempontjából minden attól függ, hogy a hangszóró milyen hangosan továbbítja a jelet. Minél nagyobb az adás hangereje, annál nagyobb a hatótávolság, ez azért van, mert az információk fogadásához a mikrofonoknak először hallaniuk kellene róla. A tartományt egyszerűen szabályozhatjuk a kibocsátó készülék hangnyomásszintjének szabályozásával. A legvégén csiripelést sugározhat egy teljes stadionba, amely több száz méterre továbbítja az adatait, vagy csökkentheti a hangszórónk hangerejét, és továbbíthatja az adatait egy szobán belül.
Az adatátviteli sebességet tekintve az akusztikus csatorna zajos, ezért nem egy olyan sebesség, amelyet fel lehetne használni a Bluetooth vagy a Wi-Fi versengésére. Másodpercenként több száz bitről beszélünk, és nem megabitben. Ami azt jelenti, hogy a Chirp-t kis adatok, például tokenértékek stb. Küldésére ajánlják. A leggyorsabb protokolljaink 2,5 kb / s sebességgel futnak, de ezek rövid hatótávolságú NFC stílusú forgatókönyvek. Nagyon nagy tartományban az adatsebesség másodpercenként 10 bit lenne.
7. Mivel az adatok cseréje hanghullámok felhasználásával történik, hogyan lesz immunitás a környezeti zajokkal szemben?
Nyilvánvalóan a körülöttünk lévő környezet hihetetlenül zajos, az éttermektől az ipari forgatókönyvekig mindig jelen van a háttérzaj. Eredetileg a University College London (Computer Science Lab) kutatóhelyéből jöttünk ki, amely elsősorban azt a problémát vizsgálta, hogy hogyan lehet akusztikusan kommunikálni zajos környezetben. És több doktori fokozatunk és professzorunk megpróbálja felszámolni ezt a problémát. Ez az a terület, ahol sok a kutatás összpontosul, és több szabadalmat is kaptunk ezen a területen.
Ennek bizonyítékaként sikeresen működtünk egy atomerőműben itt, Nagy-Britanniában. Az EDF energia nevű vállalat arra hívta fel a figyelmünket, hogy 80 méteres hatótávolságú ultrahangos terhelést küldjünk a hihetetlenül fülsiketítő háttér-környezetekben akár 100 decibelig is, amelyeket védőként kell viselnünk. Ennek ellenére sikerült elérni a 100% -os adatintegritást a berendezés 18 órás tesztje során.
8. Melyek azok az alacsony fogyasztású hardverplatformok, amelyeket a Chirp támogat?
Már rendelkezik egy stabil SDK-val az ARM Cortex M4 és M7-hez, és ezután azon dolgozunk, hogy csak az SDK-t küldjük az ARM Cortex M0-hoz, amely egy fixpontos processzor, amely nem rendelkezik lebegőpontos architektúrával. Támogatjuk az ESP32-t az Arduino platformon keresztül, és elkezdtük vizsgálni az FPGA támogatását, valamint a rendkívül hatékony folyamatokat.
9. Hol használják jelenleg a csipogást, tudna néhány példát adni a felhasználásról?
A közelség érzékelése nagyon jó alkalmazás. Mivel csak a közeledben tartózkodó emberek hallják a csicsergésedet, heurisztikaként felhasználható annak ismeretére, hogy ki van körülötted. A Chirp-et a Roblox nevű hatalmas társadalmi játékplatform használja arra, hogy a fiatal játékosok ultrahangos csipogás segítségével hatékonyan felfedezzék a közelükben lévő más embereket. Így kihúzhatom a mobilomat, és ez ultrahangos jeladóként fog működni, amelyet a terem többi játékosa felfedezhet, hogy játékmenetet kezdeményezzen.
Emellett partnerséget akarunk indítani egy nagy tárgyalótermi céggel, hogy segítsük őket a Chirp használatával történő beltéri navigációban. Amikor szobából szobába jár egy épületben, készülékének nagyon fontos tudnia, hogy melyik helyiségben tartózkodik. Ezzel a szervezettel a csiripelést használjuk arra, hogy laptopja vagy mobilja meg tudja mondani, hogy éppen melyik szobában tartózkodik, és lehetővé teszi, hogy kapcsolatot teremtsen egy tárgyalóval.
10. Melyek a Chirps SDK licencelési feltételei? Milyen hűségről van szó?
A kisebb vállalkozások, a hobbisták és a barkácsolók számára a Chirp teljesen ingyenes, havonta akár 10 000 aktív felhasználó is. Nagyon szeretnénk látni, hogy az emberek használják a technológiánkat és a fejlesztői közösség kísérletezzen vele. Ezen kívül a kisvállalkozásokat is támogatni szeretnénk. Nagyobb vállalkozások és ügyfelek számára általában éves díjat számítunk fel