Sistema low cost de comunicación bluetooth low energy

Abstract

Debido al auge del IoT (Internet of Things), cada vez es más usual encontrar dispositivos (bombillas del hogar, riego, altavoces) que se controlan con una aplicación instalada en nuestro Smartphone. Estos dispositivos se conectan por Bluetooth entre ellos y con el dispositivo controlador, en este caso, nuestro Smartphone. Con el fin de hacer que el consumo de este sistema de comunicación sea el mínimo posible, nació el Bluetooth Low Energy, protocolo con un bajo nivel de potencia y un alcance de comunicaciones más que aceptable para esta tecnología. El presente proyecto se centra en diseñar un sistema de comunicación Bluetooth Low Energy haciendo uso del ya conocido microcontrolador Arduino, en una de sus variantes, y un integrado SoC que recibe datos por alguna de sus interfaces de comunicación y los envía por Bluetooth. En primer lugar, se realizará un estudio de los sistemas de comunicación Bluetooth Low Energy desarrollados que se encuentran en el mercado, para posteriormente poder realizar una comparación entre el sistema diseñado en este proyecto y los que ya existían en el mercado. Tras este estudio, se analizarán y seleccionarán los dispositivos Arduino y SoC que se utilizarán para el diseño del sistema de comunicación. En segundo lugar, se diseñará la estructura hardware, formada por Arduino + SoC + todo el material electrónico necesario para completar y poner en funcionamiento el sistema. A continuación, se desarrollará una interfaz software que será la encargada de recoger los datos que el SoC recibe por uno de sus periféricos de comunicación y envía por Bluetooth. Por último, se diseñará un prototipo sobre el que se realizarán las pruebas de funcionamiento para comprobar que el diseño es óptimo en coste, consumo y funcionamiento. Para concluir con el proyecto, se realizará una comparativa entre el sistema desarrollado y los sistemas de comunicación BLE existentes. Se compararán aspectos como: consumo, coste, tamaño, alcance...

Due to the rise of the IoT (Internet of Things), it is increasingly common to find devices (household light bulbs, irrigation, speakers ...) that are controlled with an application installed on our Smartphone. These devices are connected by Bluetooth with each other and with the controller device, in this case, our Smartphone. In order to make the consumption of this communication system as low as possible, Bluetooth Low Energy was born, a protocol with an enough low level of power and communication range for this technology. This project focuses on designing a Bluetooth Low Energy communication system using a variant of Arduino microcontroller and an integrated SoC that receives data through one of its communication interfaces and sends it through Bluetooth. First of all, a study of the Bluetooth Low Energy communication systems developed that are on the market will be carried out, in order to later be able to make a comparison between the system designed in this project and those that already existed on the market. After this study, the Arduino and SoC devices that will be used for the design of the communication system will be analyzed and selected. Then, the hardware structure will be designed, consisting of Arduino + SoC + all the electronic components necessary to complete and put the system into operation. Then, a software interface will be developed that will be responsible for collecting the data the SoC receives through one of its communication peripherals and sends through Bluetooth. Finally, a prototype will be designed on which functional tests will be carried out to verify that the design is optimal in cost, consumption and operation. To conclude the project, a comparison will be made between the developed system and the existing BLE communication systems. Aspects such as: consumption, cost, size, range will be compared...

A causa de l'auge de l'IOT (Internet of Things), cada vegada és més usual trobar dispositius (bombetes de la llar, reg, altaveus...) que es controlen amb una aplicació instal·lada en el nostre Smartphone. Aquests dispositius es connecten per Bluetooth entre ells i amb el dispositiu controlador, en aquest cas, el nostre Smartphone. Per tal de fer que el consum d'aquest sistema de comunicació sigui el mínim possible, va néixer el Bluetooth Low Energy, protocol amb un baix nivell de potència i un abast de comunicacions més que acceptable per a aquesta tecnologia. El present projecte es centra en dissenyar un sistema de comunicació Bluetooth Low Energy fent ús de el ja conegut microcontrolador Arduino, en una de les seves variants, i un integrat SoC que rep dades per alguna de les seves interfícies de comunicació i els envia per Bluetooth. En primer lloc, es realitzarà un estudi dels sistemes de comunicació Bluetooth Low Energy desenvolupats que es troben al mercat, per a posteriorment poder realitzar una comparació entre el sistema dissenyat en aquest projecte i els que ja existien en el mercat. Després d'aquest estudi, s'analitzaran i seleccionaran els dispositius Arduino i SoC que s'utilitzaran per al disseny de sistema de comunicació. En segon lloc, es dissenyarà l'estructura maquinari, formada per Arduino + SoC + tot el material electrònic necessari per a completar i posar en funcionament el sistema. A continuació, es desenvoluparà una interfície programari que serà l'encarregada de recollir les dades que l'SoC rep per un dels seus perifèrics de comunicació i envia per Bluetooth. Finalment, es dissenyarà un prototip sobre el qual es realitzaran les proves de funcionament per comprovar que el disseny és òptim en cost, consum i funcionament. Per concloure amb el projecte, es realitzarà una comparativa entre el sistema desenvolupat i els sistemes de comunicació BLE existents. Es compararan aspectes com: consum, cost, mida, abast...