Internet des objets : les géants du Web conjuguent

14 / L’EMBARQUÉ / N°12 / 2016
A N A L Y S E
Développement
Internet des objets : les géants
du Web conjuguent leur cloud
à la sauce embarquée
Sous l’impulsion des mastodontes du Web comme Amazon, IBM
ou Microsoft, l’année 2015 a vu se multiplier l’offre en cartes
de prototypage de systèmes embarqués et d’objets connectés. Elles sont
généralement commercialisées avec des kits de développement logiciel
et une connectivité « out-of-the-box » aux plates-formes de services IoT
dans le nuage de ces poids lourds.
L
es géants du Web ne comptent
pas passer à côté des opportu-
nités plus qu’alléchantes
offertes par l’Internet des objets (IoT).
En l’espace de quelques mois, des
poids lourds comme Amazon, IBM
ou Microsoft ont multiplié les initia-
tives en vue de simplifier la
connexion d’équipements divers et
variés (véhicules, turbines, systèmes
d’éclairage, réseaux de capteurs…) à
leurs plates-formes de services
dédiées IoT. Objectif : permettre aux
entreprises, quelles qu’elles soient, de
stocker, traiter, analyser les volumes
de données produites par tous ces
objets à grande échelle puis de géné-
rer les interactions en retour. Mais,
aussi géantes qu’elles soient, ces mul-
tinationales savent bien que, pour
s’arroger une part du gâteau, il leur
faut compter sur les fabricants de
semi-conducteurs habitués aux
arcanes et aux contraintes de l’em-
barqué. De fait, les récentes
annonces IoT des mastodontes de
l’Internet se sont doublées de présen-
tations de cartes de prototypage pour
objets connectés. Avec, à la clé, kits
de développement logiciel et
connectivité « out-of-the-box » à
leurs plates-formes respectives de
services dans le nuage.
ARM dans les pas
de Microsoft
L’annonce fin septembre par Micro-
soft de la disponibilité de l’offre inté-
grée Azure IoT est symptomatique du
phénomène. Selon l’éditeur, Micro-
soft Azure IoT Suite « tire parti de
toutes les fonctionnalités appropriées
de la plate-forme publique de ser-
vices Azure, d’une facturation simpli-
fiée et d’un approvisionnement
facilité pour aider les entreprises à
se connecter, à gérer tous leurs objets
et à analyser les données issues
de ces objets ». L’offre met à la dis-
position des entreprises des applica-
tions complètes exécutant des scé-
narios IoT standard tels que la
surveillance à distance, la gestion
des équipements et la maintenance
prédictive. Dans la foulée de l’an-
nonce de Microsoft, plusieurs fabri-
cants de semi-conducteurs ont mis
en avant leurs premières plates-
formes de développement dont l’in-
teropérabilité avec l’environnement
Proposée par le distributeur
Arrow Electronics et de la taille
d’une carte de crédit, la carte
de développement
DragonBoard 410c repose sur
le processeur Snapdragon 410
de Qualcomm.
Elle a été certifiée pour les
plates-formes en nuage
Microsoft Azure IoT et Amazon
AWS IoT.

L’EMBARQUÉ / N°12 / 2016 / 15
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Développement
en nuage de l’éditeur a été dûment
certifiée. Ainsi ARM s’est empressé
de pousser sous les sunlights la carte
compatible mbed Freescale FRDM-
K64F, basée sur un microcontrôleur
à cœur ARM Cortex-M4. Selon le
Britannique, les utilisateurs de cette
célèbre carte de développement
pourront disposer d’un accès aux
SDK (Software Development Kits)
Microsoft Azure IoT Suite publiés sur
GitHub et pourront suivre des ins-
tructions leur permettant de les utili-
ser au mieux. Les bibliothèques ad
hoc ont été testées sur la carte et sont
donc utilisables avec des
applications au travers du site
Web de développement
mbed permettant d’établir
une connexion directe avec
la suite logicielle de Micro-
soft.
De son côté, Texas Instru-
ments a assuré que trois kits
d’évaluation bas coût ont
été certifiés Microsoft IoT
Azure Suite. L’agent logiciel
de l’offre de Microsoft a été
préalablement porté sur le
kit LauchPad SimpleLink
Wi-Fi basé sur le micro-
contrôleur sans fil CC3200
du fabricant de semi-conduc-
teurs, ainsi que sur les cartes
de développement BeagleBone
Black et BeagleBone Green architec-
turées autour du processeur Sitara
AM335x à cœur ARM Cortex-A8 de
TI. La BeagleBone Black supporte la
connectivité Ethernet et Wi-Fi à tra-
vers les modules WiLink 8
Wi-Fi+Bluetooth de Texas Instru-
ments. Développée en collaboration
par la communauté BeagleBoard.org
et Seeed Studio, la BeagleBone
Green, quant à elle, remplace le
connecteur HDMI présent sur la
BeagleBone Black par la connec-
tique Grove, permettant ainsi d’y
ajouter toute une panoplie de cap-
teurs compatibles.
Autre carte de développement bas
coût prête à s’interconnecter avec la
suite Microsoft Azure IoT, la Dragon-
Board 410c bénéficie également
d’une certification en bonne et due
forme. Proposée par le distributeur
Arrow Electronics et de la taille d’une
carte de crédit, elle repose sur le pro-
cesseur Snapdragon 410 de
Qualcomm. Architecturé autour de
4 cœurs 64 bits ARM Cortex-A53
cadencés à 1,2 GHz, d’une unité gra-
phique Adreno 306, d’un DSP Hexa-
gon V50 et d’un coproces-
seur vidéo H.264 AVC, ce
circuit SoC intègre égale-
ment la connectivité LTE,
USB, Bluetooth 4.0 et
Wi-Fi 802.11n ainsi que
la géolocalisation GPS.
Dotée de 1 Go de RAM et
de 8 Go de mémoire flash
eMMC, la carte Dragon-
Board 410c dispose de
connecteurs d’entrées/
sorties HDMI Type-A,
USB 2.0 Micro-B et USB
2.0 Type-A, d’un empla-
cement MicroSD, d’un
connecteur d’extension
bas débit (UART, SPI, I2S,
I2C x2, GPIO x12, alimen-
n Fin octobre, Google a mis en
ligne un portail dédié aux déve-
loppeurs qui souhaitent prendre
en main l’environnement logiciel
Brillo. Dérivé d’Android, Brillo est,
selon Google, réservé à ceux qui
conçoivent des objets et équipe-
ments connectés ; il est destiné
à rendre ces derniers aisément
congurables et capables de
coopérer entre eux et avec un
smartphone en toute sécurité,
localement ou au travers du cloud.
A ce titre, Brillo s’accompagne du
middleware de communication
de haut niveau Weave, élaboré à
cet effet avec Nest, le spécialiste
des thermostats et des détecteurs
de fumée connectés acquis par
l’Américain en 2014.
n Le portail Brillo est censé donner
accès, moyennant une inscription
ad hoc, au code de l’OS ainsi qu’à
un kit de développement. Dans
la foulée, plusieurs sociétés ont
annoncé la disponibilité à plus ou
moins brève échéance de cartes
de prototypage calibrées pour
l’environnement logiciel de
Google. Intel assure ainsi que
les fonctionnalités de Brillo
ont été validées sur le module
processeur Edison et qu’une
solution compatible avec l’OS
de Google et architecturée
autour d’Edison sera prochai-
nement disponible auprès du
distributeur Newegg.
n De son côté, le britannique
Imagination Technologies,
père de l’architecture Mips,
a dévoilé que la future carte
de prototypage Creator Ci41
a été retenue par Google comme
plate-forme de démarrage pour
les développeurs Brillo. Le produit
est basé sur un SoC implémentant
deux cœurs Mips interAptiv et un
sous-système radio Wi-Fi/Blue-
tooth Ensigma C4500 d’Imagina-
tion, spéciquement élaboré pour
l’Internet des objets.
n Freescale (aujourd’hui NXP),
pour sa part, a annoncé que Brillo
serait disponible sur le processeur
i.MX6UltraLite annoncé en juin
2015 et bâti autour d’un cœur
ARM Cortex-A7. Le fabricant
de semi-conducteurs a dévoilé
que son partenaire TechNexion,
en accord avec Google, proposera
un module processeur référencé
Pico-i.MX6UL exécutant Brillo
(photo ci-dessus), ainsi que la
carte de développement associée.
n Enn, sous le nom d’Andromeda
Box, Marvell a lancé en novembre
une carte de développement à
haut degré d’intégration destiné
au prototypage rapide
d’équipements connectés
et de passerelles de l’Inter-
net des objets, compa-
tibles Brillo et Weave. La
première déclinaison
de la plate-forme,
l’Andromeda Box Edge,
s’architecture autour du
circuit intégré de type SoC
IAP140 à quatre cœurs
ARM Cortex-A53 et de
sous-systèmes de connec-
tivité Wi-Fi, Bluetooth et
802.15.4 de la société. Elle
cible les équipements in-
telligents connectés et sera suivie
d’un autre modèle, l’Andromeda
Box Connect, plus particulièrement
adapté aux passerelles IoT. Cette
dernière plate-forme s’articulera
autour d’un SoC Armada 395 à
double cœur ARM Cortex-A9
avec interfaces SATA intégrées et
de connexions Wi-Fi, Bluetooth,
802.15.4 et Ethernet à 2,5 Gbit/s
(pour la connexion aux services
dans le cloud).
LES CARTES DE DÉVELOPPEMENT COMPATIBLES AVEC LA PLATE-FORME BRILLO DE GOOGLE ARRIVENT
● Le module processeur Edison d’Intel (en bas à droite sur la carte de
développement) est présenté par le numéro un des semi-conducteurs
comme compatible avec les plates-formes de services dans le cloud
Microsoft Azure IoT, Amazon AWS IoT et IBM BlueMix.

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Développement
tation) et d’un connecteur d’exten-
sion haut débit (4L-Mipi DSI, USB,
I2C x2, 2L+4L-Mipi CSI).
Amazon entouré
d’un aréopage de fabricants
de circuits
Autre géant du Web, Amazon a su,
lors du lancement de la plate-forme
Amazon Web Services (AWS) IoT en
octobre, s’entourer de Broadcom,
Intel, Marvell, MediaTek, Microchip,
Qualcomm, Renesas, Seeed Studio
et Texas Instruments ainsi que de
deux distributeurs d’envergure mon-
diale, Arrow et Avnet. La plate-forme
AWS IoT, qui repose en grande partie
sur une technologie acquise par la
société américaine lors du rachat
début 2015 de 2lemetry, est destinée
à faciliter la connexion d’équipe-
ments divers et variés aux services
dans le nuage AWS (Amazon Web
Services).
Pour ce faire, les objets devront être
reliés à la passerelle Device Gateway
de la plate-forme AWS IoT (voir illus-
tration ci-dessus) via des protocoles
de communication comme HTTP et
MQTT. Et les équipementiers pour-
ront configurer des règles précisant
comment la plate-forme manipule
les données émises et quelles sont les
actions à entreprendre en fonction
de conditions préétablies.
Afin de permettre aux applications
dans le nuage d’interagir avec les
objets même si ceux-ci sont tempo-
rairement déconnectés, AWS IoT en
crée en outre, dans le nuage, une
version virtuelle ou « fantôme » qui
est représentative de l’état le plus
récent du dispositif et avec laquelle
applications et autres objets peuvent
communiquer à tout moment par
messages interposés. La sécurité est
aussi un point sur lequel Amazon
s’est penché : la plate-forme AWS IoT
impose une authentification mutuelle
afin que des données ne puissent pas
être échangées avec des objets tant
que les identités n’ont pas été prou-
vées, assure le géant du Web qui
affirme que toutes les données sont
par ailleurs cryptées.
Dans la pratique, tous les partenaires
d’Amazon susnommés se sont enga-
gés à fournir aux concepteurs d’objets
connectés des kits de démarrage
compatibles AWS IoT embarquant le
SDK AWS IoT Device et dotés de la
connectivité à la plate-forme AWS IoT
« out-of-the-box ». A titre d’exemple,
Texas Instruments a annoncé la dis-
ponibilité du SDK AWS IoT sur la
carte d’évaluation LaunchPad archi-
tecturée autour du microcontrôleur
sans fil Wi-Fi CC3200. Avnet, pour sa
part, propose le kit de démarrage
compatible AWS IoT BCM4343W
bâti sur le circuit SoC Wiced Wi-Fi/
Bluetooth éponyme de Broadcom.
Arrow, de son côté, a présenté la
plate-forme DragonBoard 410c
« Internet of Things » qui, comme son
nom l’indique, associe la carte Dra-
gonBoard 410c au SDK AWS IoT.
Un rapprochement Renesas-
Micrium sous la houlette
d’Amazon
Numéro un du marché des micro-
contrôleurs, Renesas n’est pas en reste
et a joint ses compétences à celles de
l’éditeur Micrium pour lancer un kit
de démarrage AWS IoT articulé autour
du microcontrôleur 32 bits RX600 du
Japonais et du middleware embarqué
de connectivité Micrium Spectrum.
Ce middleware combine dans la pra-
tique un noyau temps réel, des piles
de communication (Ethernet, Wi-Fi,
Bluetooth Classic et Bluetooth Low
Energy, TCP/IP, 6LoWPAN) et des pro-
tocoles conçus pour l’Internet des
objets (logiciels HTTP client et serveur
avec API RESTful et logiciel client de
messagerie MQTT). On y trouve aussi
une machine virtuelle Java conçue
pour l’embarqué contraint (Micrium
dispose dans ce domaine précis d’un
partenariat avec l’éditeur nantais
MicroEJ) ainsi que des services Web
dans le nuage (interfaces avec les ser-
veurs AWS IoT, courtage de données,
stockage dans le cloud, etc.). Pour être
complet ou presque, on ajoutera
encore à cette liste MediaTek qui
associe le kit de démarrage LinkIt
ONE basé sur l’Aster (un SoC maison
dédié aux dispositifs portés sur soi) à
des modules périphériques addition-
nels Grove de Seeed Studio, à un SDK
et à des bibliothèques dûment certi-
fiées pour exécuter les services
AWS IoT. Sans oublier Marvell avec
son kit de démarrage EZ-Connect
MW302 IoT, compatible AWS IoT et
● La carte de prototypage BeagleBone Black,
architecturée autour du processeur Sitara AM335x
à cœur ARM Cortex-A8 de TI, a été l’une des premières
à avoir été certifiée Microsoft Azure IoT
Messages Messages
amazon
web services
AWS LoT
Messages
Messages
SDK AWS IoT
POUR OBJET CONNECTÉ
Ensemble de bibliothèques
client pour la connexion
et l’authentification
et l’échange de messages
AUTHENTIFICATION
& AUTORISATION
Sécurisation avec chiffrement
et authentification mutuelle
PASSERELLE
(DEVICE GATEWAY)
Communique
avec les objets
via les protocoles
MQTT et HTTP 1.1
MOTEUR DE RÈGLES
Transforme les messages
des objets en fonction
de règles et les route
vers la plate-forme
AWS SERVICES
Avec ces points d’extrémité,
il est possible de délivrer
des messages vers chaque
service AWS
« FANTÔMES » DES OBJETS
Crée une version virtuelle
représentative de l’état
le plus récent d’un objet
lors de connexions perdues
temporairement
APPLICATIONS
Les applications peuvent
communiquer avec les versions
« fantômes » à n’importe
quel moment via une API
REGISTRE
Assigne une identité
unique à chaque objet API AWS IoT
FONCTIONNEMENT DE LA PLATE-FORME DANS LE NUAGE
AWS IoT D’AMAZON
La plate-forme AWS IoT, qui repose en grande partie sur une technologie acquise par Amazon
lors du rachat début 2015 de 2lemetry, est destinée à faciliter la connexion d’équipements
divers et variés aux services dans le nuage AWS (Amazon Web Services).

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Développement
architecturé autour du SoC MW3012
à cœur ARM Cortex-M4 (et Wi-Fi
802.11n intégré).
IBM main dans la main
avec ARM
Face à Microsoft et Amazon, IBM est
loin de rester les bras croisés. Le géant
américain s’est ainsi engagé dès le
début 2015 dans un partenariat avec
ARM qui s’est concrétisé dans un pre-
mier temps par le lancement du kit de
prototypage mbed IoT Starter Kit.
Celui-ci repose d’un côté sur une
carte de développement basée sur un
microcontrôleur à cœur ARM Cor-
tex-M4 (la carte Freescale FRDM-
K64F en l’occurrence) et, de l’autre,
sur la plate-forme de service dans le
cloud PaaS (Platform-as-a-Service)
BlueMix d’IBM pour la gestion des
flux de données et l’accès aux infor-
mations pertinentes. Début sep-
tembre, le géant américain a été plus
loin en annonçant une intégration
encore plus étroite de son environne-
ment IoT Foundation avec l’écosys-
tème ARM. Grâce à cette intégration,
n’importe quel produit architecturé
autour d’un circuit ARM Cortex-M
compatible mbed pourra s’enregis-
trer automatiquement auprès de la
plate-forme IoT Foundation, se
connecter aux services d’analyse de
données d’IBM et bénéficier, par
exemple, d’offres de maintenance
prédictive, de gestion des risques opé-
rationnels, d’ingénierie continue…
Selon la firme d’Armonk, le partena-
riat avec ARM unifie l’environnement
mbed IoT Device Platform que le
Britannique a lancé en octobre 2014,
et la plate-forme IBM IoT Foundation
à un point où toute information récu-
pérée par des capteurs déployés dans
un équipement connecté (appareils
industriels, capteurs environnemen-
taux, dispositifs portés sur soi…) est
immédiatement envoyée dans le
cloud pour analyse. Dans la pratique,
la plate-forme IoT Foundation, bâtie
sur les infrastructures de cloud public
SoftLayer d’IBM, dispose d’outils
d’analyse de données, d’un accès au
PaaS Bluemix et de systèmes de sécu-
rité. Pour rappel, l’environnement
ARM mbed IoT Device Platform se
compose de la pile mbed OS, qui
consolide au sein d’un même logiciel
modulaire les briques de base fonda-
mentales nécessaires à la mise au
point d’un objet ou d’une passerelle
connectés, et du logiciel mbed
Device Server qui fournit toutes les
technologies requises au niveau ser-
veur pour la connexion et la gestion
des objets de manière sécurisée. Issu
de la société Sensinode, un spécia-
liste des piles de protocoles pour
l’Internet des objets acquis par ARM
en 2013, mbed Device Server est
censé fournir une passerelle entre les
protocoles conçus pour être déployés
dans les objets connectés et les API
REST traditionnellement utilisées par
les développeurs Web. Avec la capa-
cité de pouvoir gérer à terme les
connexions et la gestion de millions
d’objets, assure ARM.
Dans ce concert d’annonces, on n’ou-
bliera pas Intel qui assure sur son site
Web que son module processeur
Edison est compatible avec les
plates-formes de services dans
le cloud Azure IoT, Amazon
AWS IoT et IBM BlueMix.
Pour rappel, Edison s’articule
autour d’un circuit intégré 32 bits
de type SoC qui associe un double
cœur Atom à 500 MHz et un micro-
contrôleur Quark à 100 MHz, de 1 Go
de mémoire LPDDR3, de 4 Go de
mémoire eMMC et d’une connectivité
double bande Wi-Fi et Bluetooth Low
Energy, le tout sur une superficie de
35,5 x 21 mm. Pierrick Arlot
n Sous le nom d’Arrow Intelligent
Services, le distributeur
de composants et sous-systèmes
électroniques Arrow Electronics
propose un framework architec-
tural et un jeu de fonctionnalités
logicielles dont l’objectif avoué
est de simplier la manière dont
les équipementiers, les entreprises
et les intégrateurs métier bâtissent,
déploient et gèrent des systèmes
« intelligents » connectés.
Selon Arrow, cette offre globale
vise à faciliter, à accélérer et à
rendre moins coûteuse la mise
au point d’applications qui intera-
gissent avec des équipements
IoT et ce, grâce à des API et à
des services Web standard,
plutôt qu’à travers des kits
de développement et des inter-
faces propriétaires et complexes…
n Pour ce faire, le distributeur
a collaboré étroitement avec
des acteurs clés pour fournir
un framework logiciel simple,
basé sur un jeu d’API standard,
ainsi que des fonctions
de gestion et d’administration
« sur étagère » pour un certain
nombre de catégories de produits,
et en particulier les passerelles
M2M et IoT. Côté framework,
Arrow s’est ainsi associé avec
la société MachineShop dont
la plate-forme IoT est constituée
d’un ensemble de plusieurs
centaines de services dotés d’API
RESTful que les développeurs
peuvent sélectionner (à l’instar
de briques de base) pour créer et
constituer des applications et des
services.
n Arrow a par ailleurs entamé
des collaborations avec Embedded
Planet, Lantronix et Netcomm
Wireless an de fournir des
passerelles implémentant
un jeu commun d’API de services
qui standardise leur installation,
leur conguration et leur gestion
à distance. Une fois ces Arrow
Intelligent Gateways sous tension,
celles-ci seront alors capables
de télécharger le logiciel ad hoc
auprès de la plate-forme
Arrow Intelligent Services
et de s’autocongurer. Selon
le distributeur, ces mêmes
passerelles pourront interopérer
aisément via le protocole MQTT
avec de multiples services dans
le nuage (importation et ltrage
de données, gestion de règles
et d’événements, statistiques,
tableaux de bord, etc.). Ces ser-
vices seront d’abord exclusivement
assurés par la plate-forme Arrow
Intelligent Services mais l’ouver-
ture vers IBM BlueMix ou Microsoft
Azure est prévue dans la feuille de
route de l’Américain.
LE DISTRIBUTEUR ARROW ELECTRONICS SIMPLIFIE AUSSI LE DÉPLOIEMENT DE RÉSEAUX CONNECTÉS
● Promu par ARM et IBM,
le kit de prototypage
mbed IoT Starter Kit
repose, d’un côté,
sur une carte
de développement basée
sur un microcontrôleur
à cœur ARM Cortex-M4
(la carte Freescale FRDM-
K64F) et, de l’autre, sur
la plate-forme de service dans
le cloud PaaS (Platform-as-a-Service)
BlueMix d’IBM.