Ar elektronikas buzzu uz IoT, mašīnu un mašīnu komunikāciju un pieslēgtām ierīcēm dizaina inženieri nemitīgi meklē, lai atrastu cildenu komunikācijas tehnikas režīmu, lai apmainītos ar informāciju starp divām elektroniskām ierīcēm. Lai gan jau ir daudz iespējas, lai izvēlētos no, piemēram, BLE, NFC, RFID, Lora, Sigfox utt, uzņēmums, ko sauc čiepstēt ir izstrādājis SDK, kas ļauj apmainīties ar datiem, vairāk nekā skaņas, vienkārši izmantojot ierīces skaļruni un mikrofonu, bez nepieciešamības pārsišana. Papildus tam SDK nav platformas neatkarīgs un atbalsta arī mazjaudas datu komunikāciju.
SDK kodē datus unikālā audio straumē un atskaņo tos caur ierīces skaļruni. Pēc tam šo audio straumi var uzņemt jebkura ierīce, izmantojot mikrofonu, un to atšifrēt, lai iegūtu faktisko ziņojumu. SDK ir pārrobežu platforma, un tā jau cita starpā atbalsta Android, iOS, Windows un Python. To var izmantot arī mikrokontrolleru platformās, piemēram, ARM, un atbalsta tādu attīstības platformu kā ESP32 un Raspberry Pi. Lai uzzinātu vairāk par Chirp un tā iespējamām lietojumprogrammām, Circuit Digest vērsās pie Dr Daniel Jones - Chirp CTO, lai apspriestu dažus jautājumus. Atbildes uz kurām ir apkopotas zemāk
1. Kāda ir čivināšanas tehnoloģija un kā tā darbojas?
Chirp ir veids, kā pārraidīt informāciju, izmantojot skaņas viļņus. Atšķirībā no Wi-Fi vai Bluetooth, kas izmanto radio frekvences, Chirp kodē datus toņos, kurus var atskaņot (pārsūtīt), izmantojot jebkuru datora skaļruni un saņemt caur jebkuru datora mikrofonu, bez nepieciešamības izmantot papildu aparatūru, piemēram, RF mikroshēmas. Tas ļauj Chirp izmantot jebkurā patērētāja ierīcē, kurā ir skaļrunis un mikrofons, piemēram, mobilie tālruņi, klēpjdatori, PA sistēma utt., Un tā var pārsūtīt informāciju pat caur YoutTube straumi vai TV apraidi.
Kodētie skaņas signāli, kas tiek atskaņoti caur skaļruni, ir uzņēmīgi pret cilvēkiem, un tas izklausās kā niecīgs ciparu putnu dziesmas gabals, tāpēc nosaukums “čivināt”. Bet mēs varam arī izmantot faktu, ka datora skaļrunis un mikrofons faktiski var darboties arī ar ultraskaņas frekvencēm, kuras nav dzirdamas cilvēka ausīm, tādējādi mēs varam arī pārraidīt informāciju caur skaņu, kuru mēs nedzirdam.
2. Tā kā mums ir tik daudz bezvadu sakaru protokolu kā BLE, NFC, RFID, LoRa utt. Kāpēc mums joprojām ir nepieciešams čivināt? Kas ar to ir unikāls?
Viens no iemesliem būs Čirpa ārkārtīgi zemā berze. Atšķirībā no Bluetooth vai Wi-Fi, es varu izmantot Chirp, lai nekavējoties sāktu savstarpēju saziņu, lai kopīgotu ziņojumu ar visiem man apkārt esošajiem, neveidojot pārī ar viņiem. Tas padara daudz vieglāku ātru un ērtu dalīšanos ar kaut ko visiem ap istabu vai ap galdu. Tas ir ļoti noderīgi, lai sazinātos ar cilvēkiem, kurus iepriekš neesmu saticis, vai mijiedarbībai ar mašīnām, kuras, iespējams, vēl nebiju satikusi. Piemēram, atverot viedo skapīti vai koplietojot vizītkarti utt.
Bez tam daudz laika mēs redzam arī Chirp izmantošanu vienādranga komunikācijā. Piemēram, Indijas autobusu uzņēmums Shuttl izmanto Chirp starp autobusa vadītāju un pasažieri, lai pārbaudītu, vai persona ir iekāpusi autobusā un vai viņa biļete ir izpirkta.
3. Vai ir iespējams izveidot acs sakarus ar Chirp? Vai es varu sazināties ar vairākām ierīcēm?
Jā, viena no galvenajām lietām, kas jāatceras par skaņu, nozīmē, ka tas ir pārāk daudz veida sakari, kas nozīmē, ka viss tuvumā esošais, kas atrodas mūsu raidītāja dzirdamajā diapazonā, dzirdēs skaņu un saņems datus. Tam ir gan priekšrocības, gan ierobežojumi. Priekšrocība ir tā, ka to ir ļoti viegli kopīgot ar multicast. Tādām lietām kā tīkla tīklošana, iespējams, darbotos, taču jums būs nepieciešama virkne uztvērēju, kas atrodas viens otra dzirdes diapazonā. Tātad, parasti mēs parasti izmantojam čirpšanu vairākiem apraides scenārijiem.
4. Kā Čirps var darboties bez pīlinga? Vai tas rada datu drošības problēmas?
Mums ir ļoti niecīga demonstrācijas lietotne ar nosaukumu “Chirp Messenger” (pieejama Android un iOS veikalā), kas parāda mūsu SDK darbību. Lai nosūtītu ziņojumu, lietotājs var ierakstīt ziņojumu un nospiest nosūtīt, kas ziņu iegūs dzirdamā signālā un atskaņos to, izmantojot mana tālruņa skaļruni. Tātad jebkura tuvumā esoša ierīce, kurā darbojas mūsu izstrādātāja komplekts, var saņemt šos audio signālus, izmantojot mikrofonu. Šie skaņas signāli tiek atšifrēti līdz komponenta frekvencei un tiek izmantota kļūdu labošana, lai novērstu trokšņa un deformācijas ietekmi, lai iegūtu faktisko ziņojumu. Tādā veidā Chirp pilnībā atbrīvojas no visiem, kas nepieciešams, tikai dzirdēt toņus un tos atšifrēt.
Ir dažas drošības problēmas, kuras var izmantot, nosūtot sensitīvus datus, izmantojot Chirp, piemēram, dažu drošības funkciju slāņošana uz esošo protokolu. Tā kā Chirp ir tikai pārsūtīšanas vide, šajos toņos varat iestrādāt jebko. Piemēram, jūs varat izmantot RSA vai AES šifrēšanu, lai jūsu dati tiktu šifrēti pirms to nosūtīšanas pa mikroshēmu un pēc tam tos atšifrētu, izmantojot publiskās atslēgas kriptogrāfiju.
5. Vai Chirp ir pietiekami mazs, lai to varētu izmantot ar iebūvētiem mazjaudas kontrolleriem? Cik daudz enerģijas tas patērē?
Mēs cenšamies maksimāli optimizēt savu SDK. Mums ir pārsteidzoša iegulta DSP komanda, kas samazina visus nevajadzīgos bitus un baitus pie koda, lai samazinātu procesora ciklu. Iemesls tam ir viens no lielākajiem apgabaliem, kuros mēs redzam apguvi, ar iegulto lauka mikroshēmu. It īpaši, ja vēlaties sazināties ar mazjaudas un zemas specifikācijas IoT ierīci. Mūsu SDK var darboties pat ar ARM Cortex M4 procesoru, kas darbojas ar 90Mhz frekvenci un mazāku par 100kB RAM.
Cortex-M4 kontrolieru jaudas mērījumi, kas izmērīti uz mūsu izstrādes dēļiem, aktīvi klausoties, bija aptuveni 20mA, modināšanas skaņas režīmā ar 90M cikliem sekundē mazāk nekā 10uA. Modināšanas režīmā tiek izmantoti ļoti mazjaudas mikrofoni no ražotāja Vesper, kurš vienmēr nodrošina nulles strāvu mikrofonā. Tādā veidā mikrofons aktīvi iekļaus skaņu, un, dzirdot čipu, tas pamodinās Cortex kontrolieri no miega režīma, lai atšifrētu datus.
6. Kāds būtu Chirp Communication sakaru diapazons un lietderīgā slodze?
Diapazona ziņā viss ir atkarīgs no tā, cik skaļi signālu pārraida runātājs. Lielāks apraides apjoms, jo tālāks diapazons, tas ir tāpēc, ka, lai saņemtu informāciju, vispirms mikrofoniem būtu jādzird. Diapazonu mēs varam kontrolēt pavisam vienkārši, kontrolējot izstarojošās ierīces skaņas spiediena līmeni. Tālākajā galā jūs varat pārraidīt čirkstēšanu uz visu stadionu, pārsūtot datus simtiem metru attālumā, vai arī varat samazināt mūsu skaļruņu skaļumu, lai pārsūtītu jūsu datus telpā.
Runājot par datu pārraides ātrumu, akustiskais kanāls ir trokšņains, un tāpēc tas nav ātrums, ko varētu izmantot, lai konkurētu ar Bluetooth vai Wi-Fi. Mēs runājam par simtiem bitu sekundē, nevis megabitiem. Tas nozīmē, ka Chirp ieteicams izmantot, lai nosūtītu mazus datus, piemēram, marķieru vērtības utt. Mūsu ātrākie protokoli darbojas ar ātrumu 2,5 kb / s, taču tie ir paredzēti maza diapazona NFC stila scenārijiem. Ļoti lielā diapazonā datu pārraides ātrums būtu 10 biti sekundē.
7. Tā kā datu apmaiņa notiek, izmantojot skaņas viļņus, kā tie būs imūni pret vides troksni?
Acīmredzot vide mums apkārt ir neticami trokšņaina, sākot no restorāniem līdz industriāliem scenārijiem, vienmēr ir fona troksnis. Sākotnēji mēs nonācām no pētniecības Londonas Universitātes koledžas Datorzinātņu laboratorijas, kas galvenokārt meklēja problēmu, kā akustiski sazināties trokšņainā vidē. Un mums ir vairāki doktori un profesori, kas mēģina novērst šo problēmu. Tieši šeit tiek koncentrēti daudzi pētījumi, un šajā jomā mums ir vairāki patenti.
Kā apliecinājums tam mēs esam veiksmīgi darbojušies atomelektrostacijā šeit, Lielbritānijā. Uzņēmums, ko sauc par EDF enerģiju, mūs piesaistīja ultraskaņas kravas pārsniegšanai 80 metru diapazonā neticami apdullinošā fona vidē līdz pat 100 decibeliem, kas mums jāvalkā aizsargi. Tomēr 18 stundu testa laikā mēs spējām sasniegt 100% datu integritāti.
8. Kādas ir citas mazjaudas aparatūras platformas, kuras atbalstīs Chirp?
Mums jau ir stabils SDK ARM Cortex M4 un M7, un nākamais mēs strādājam pie tikai SDK nosūtīšanas ARM Cortex M0, kas ir fiksēto punktu procesors, kuram nav peldošā komata arhitektūras. Mēs arī atbalstām ESP32, izmantojot Arduino platformu, un esam arī sākuši izpētīt FPGA atbalstu, kā arī ārkārtīgi efektīvus procesus.
9. Kur čirpšana pašlaik tiek izmantota, vai jūs varat sniegt dažus piemērus?
Tuvuma noteikšana ir patiešām laba lietojumprogramma. Tā kā tikai jūsu tuvumā esošie cilvēki var dzirdēt jūsu čivināšanu, to var izmantot kā heiristiku, lai uzzinātu, kurš ir jums apkārt. Chirp izmanto milzīga sociālo spēļu platforma ar nosaukumu Roblox kā veidu, kā jaunie spēlētāji var atklāt citus cilvēkus, kas atrodas viņu tuvumā, efektīvi izmantojot ultraskaņas čivināšanu. Tādā veidā es varu izvilkt savu mobilo tālruni, un tas darbosies kā ultraskaņas bāka, ko citi istabas spēlētāji atklās, lai sāktu spēļu sesiju.
Mēs arī gatavojamies uzsākt partnerību ar lielu sanāksmju telpu uzņēmumu, lai palīdzētu viņiem iekštelpu navigācijā, izmantojot Chirp. Ejot no istabas uz istabu, ierīcei ir ļoti svarīgi zināt, kurā telpā atrodaties. Izmantojot šo organizāciju, mēs izmantojam chirp kā veidu, kā jūsu klēpjdators vai mobilais tālrunis var pateikt, kurā telpā jūs pašlaik atrodaties un ļauj izveidot savienojumu ar sanāksmju telpu.
10. Kādi ir Chirps SDK licencēšanas noteikumi? Kāda veida lojalitāte ir saistīta?
Mazākiem uzņēmumiem, hobijiem un DIY veidotājiem Chirp ir pilnīgi bez maksas līdz 10 000 aktīviem lietotājiem mēnesī. Tas ir tāpēc, ka mēs patiešām vēlamies redzēt cilvēkus, kuri izmanto mūsu tehnoloģiju, un izstrādātāju kopienu ar to eksperimentēt. Bez tam mēs vēlamies atbalstīt arī mazo biznesu. Lielākiem uzņēmumiem un klientiem mēs mēdzam no tiem iekasēt gada maksu