Internet des objets : les géants du Web conjuguent

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.
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
es géants du Web ne comptent
pas passer à côté des opportunités 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 initiatives 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 générer les interactions en retour. Mais,
aussi géantes qu’elles soient, ces multinationales savent bien que, pour
14 / L’EMBARQUÉ / N°12 / 2016
s’arroger une part du gâteau, il leur
faut compter sur les fabricants de
semi-conducteurs habitués aux
arcanes et aux contraintes de l’embarqué. De fait, les récentes
annonces IoT des mastodontes de
l’Internet se sont doublées de présentations 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 Microsoft de la disponibilité de l’offre intégrée 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 services Azure, d’une facturation simplifiée 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 disposition des entreprises des applications complètes exécutant des scénarios IoT standard tels que la
surveillance à distance, la gestion
des équipements et la maintenance
prédictive. Dans la foulée de l’annonce de Microsoft, plusieurs fabricants de semi-conducteurs ont mis
en avant leurs premières platesformes de développement dont l’interopérabilité avec l’environnement
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Développement
LES CARTES DE DÉVELOPPEMENT COMPATIBLES AVEC LA PLATE-FORME BRILLO DE GOOGLE ARRIVENT
Fin octobre, Google a mis en
ligne un portail dédié aux développeurs qui souhaitent prendre
en main l’environnement logiciel
Brillo. Dérivé d’Android, Brillo est,
selon Google, réservé à ceux qui
conçoivent des objets et équipements connectés ; il est destiné
à rendre ces derniers aisément
configurables 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
n
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 prochainement 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’Imagination, spécifiquement 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 Enfin, 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’Internet des objets, compatibles 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 connectivité Wi-Fi, Bluetooth et
802.15.4 de la société. Elle
cible les équipements intelligents 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).
de développement BeagleBone ajouter toute une panoplie de capen nuage de l’éditeur a été dûment
Black et BeagleBone Green architec- teurs compatibles.
certifiée. Ainsi ARM s’est empressé
turées autour du processeur Sitara Autre carte de développement bas
de pousser sous les sunlights la carte
AM335x à cœur ARM Cortex-A8 de coût prête à s’interconnecter avec la
compatible mbed Freescale FRDMTI. La BeagleBone Black supporte la suite Microsoft Azure IoT, la DragonK64F, basée sur un microcontrôleur
connectivité Ethernet et Wi-Fi à tra- Board 410c bénéficie également
à cœur ARM Cortex-M4. Selon le
vers les modules WiLink 8 d’une certification en bonne et due
Britannique, les utilisateurs de cette
Wi-Fi+Bluetooth de Texas Instru- forme. Proposée par le distributeur
célèbre carte de développement
ments. Développée en collaboration Arrow Electronics et de la taille d’une
pourront disposer d’un accès aux
par la communauté BeagleBoard.org carte de crédit, elle repose sur le proSDK (Software Development Kits)
et Seeed Studio, la BeagleBone cesseur Snapdragon 410 de
Microsoft Azure IoT Suite publiés sur
Green, quant à elle, remplace le Qualcomm. Architecturé autour de
GitHub et pourront suivre des insconnecteur HDMI présent sur la 4 cœurs 64 bits ARM Cortex-A53
tructions leur permettant de les utiliBeagleBone Black par la connec- cadencés à 1,2 GHz, d’une unité graser au mieux. Les bibliothèques ad
tique Grove, permettant ainsi d’y phique Adreno 306, d’un DSP Hexahoc ont été testées sur la carte et sont
gon V50 et d’un coprocesdonc utilisables avec des
seur vidéo H.264 AVC, ce
applications au travers du site ● Le module processeur Edison d’Intel (en bas à droite sur la carte de
circuit SoC intègre égaleWeb de développement développement) est présenté par le numéro un des semi-conducteurs
comme compatible avec les plates-formes de services dans le cloud
ment la connectivité LTE,
mbed permettant d’établir Microsoft Azure IoT, Amazon AWS IoT et IBM BlueMix.
USB, Bluetooth 4.0 et
une connexion directe avec
Wi-Fi 802.11n ainsi que
la suite logicielle de Microla géolocalisation GPS.
soft.
Dotée de 1 Go de RAM et
De son côté, Texas Instrude 8 Go de mémoire flash
ments a assuré que trois kits
eMMC, la carte Dragond’évaluation bas coût ont
Board 410c dispose de
été certifiés Microsoft IoT
connecteurs d’entrées/
Azure Suite. L’agent logiciel
sorties HDMI Type-A,
de l’offre de Microsoft a été
USB 2.0 Micro-B et USB
préalablement porté sur le
2.0 Type-A, d’un emplakit LauchPad SimpleLink
cement MicroSD, d’un
Wi-Fi basé sur le microconnecteur d’extension
contrôleur sans fil CC3200
bas débit (UART, SPI, I2S,
du fabricant de semi-conducteurs, ainsi que sur les cartes
I2C x2, GPIO x12, alimenL’EMBARQUÉ / N°12 / 2016 /
15
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Développement
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).
AWS LoT
Messages
Messages
SDK AWS IoT
AUTHENTIFICATION
POUR OBJET CONNECTÉ
& AUTORISATION
Ensemble de bibliothèques Sécurisation avec chiffrement
client pour la connexion
et authentification mutuelle
et l’authentification
et l’échange de messages
PASSERELLE
(DEVICE GATEWAY)
Communique
avec les objets
via les protocoles
MQTT et HTTP 1.1
Messages
« FANTÔMES » DES OBJETS
Crée une version virtuelle
représentative de l’état
le plus récent d’un objet
lors de connexions perdues
temporairement
REGISTRE
Assigne une identité
unique à chaque objet
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 prouvées, assure le géant du Web qui
affirme que toutes les données sont
par ailleurs cryptées.
Amazon entouré
d’un aréopage de fabricants
de circuits
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APPLICATIONS
Les applications peuvent
communiquer avec les versions
« fantômes » à n’importe
quel moment via une API
API AWS IoT
tation) et d’un connecteur d’extension haut débit (4L-Mipi DSI, USB,
I2C x2, 2L+4L-Mipi CSI).
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 mondiale, 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’équipements 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 illustration ci-dessus) via des protocoles
de communication comme HTTP et
MQTT. Et les équipementiers pourront 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 temporairement déconnectés, AWS IoT en
AWS SERVICES
Avec ces points d’extrémité,
il est possible de délivrer
des messages vers chaque
service AWS
MOTEUR DE RÈGLES
Transforme les messages
des objets en fonction
de règles et les route
vers la plate-forme
Messages
amazon
web services
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
●
Dans la pratique, tous les partenaires
d’Amazon susnommés se sont engagés 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 disponibilité du SDK AWS IoT sur la
carte d’évaluation LaunchPad architecturée 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 DragonBoard 410c au SDK AWS IoT.
Un rapprochement RenesasMicrium sous la houlette
d’Amazon
Numéro un du marché des microcontrôleurs, 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 pratique un noyau temps réel, des piles
de communication (Ethernet, Wi-Fi,
Bluetooth Classic et Bluetooth Low
Energy, TCP/IP, 6LoWPAN) et des protocoles 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 serveurs 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 additionnels Grove de Seeed Studio, à un SDK
et à des bibliothèques dûment certifiées pour exécuter les services
AWS IoT. Sans oublier Marvell avec
son kit de démarrage EZ-Connect
MW302 IoT, compatible AWS IoT et
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Développement
LE DISTRIBUTEUR ARROW ELECTRONICS SIMPLIFIE AUSSI LE DÉPLOIEMENT DE RÉSEAUX CONNECTÉS
Sous le nom d’Arrow Intelligent
Services, le distributeur
de composants et sous-systèmes
électroniques Arrow Electronics
propose un framework architectural et un jeu de fonctionnalités
logicielles dont l’objectif avoué
est de simplifier 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 interagissent avec des équipements
IoT et ce, grâce à des API et à
n
des services Web standard,
plutôt qu’à travers des kits
de développement et des interfaces 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
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 premier 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 Cortex-M4 (la carte Freescale FRDMK64F 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 informations pertinentes. Début septembre, le géant américain a été plus
loin en annonçant une intégration
encore plus étroite de son environnement IoT Foundation avec l’écosystème ARM. Grâce à cette intégration,
n’importe quel produit architecturé
autour d’un circuit ARM Cortex-M
compatible mbed pourra s’enregisPromu 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 FRDMK64F) et, de l’autre, sur
la plate-forme de service dans
le cloud PaaS (Platform-as-a-Service)
BlueMix d’IBM.
●
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 afin de fournir des
passerelles implémentant
un jeu commun d’API de services
qui standardise leur installation,
leur configuration et leur gestion
à distance. Une fois ces Arrow
Intelligent Gateways sous tension,
celles-ci seront alors capables
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 opérationnels, d’ingénierie continue…
Selon la firme d’Armonk, le partenariat 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 récupérée par des capteurs déployés dans
un équipement connecté (appareils
industriels, capteurs environnementaux, 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
de télécharger le logiciel ad hoc
auprès de la plate-forme
Arrow Intelligent Services
et de s’autoconfigurer. Selon
le distributeur, ces mêmes
passerelles pourront interopérer
aisément via le protocole MQTT
avec de multiples services dans
le nuage (importation et filtrage
de données, gestion de règles
et d’événements, statistiques,
tableaux de bord, etc.). Ces services seront d’abord exclusivement
assurés par la plate-forme Arrow
Intelligent Services mais l’ouverture vers IBM BlueMix ou Microsoft
Azure est prévue dans la feuille de
route de l’Américain.
d’analyse de données, d’un accès au
PaaS Bluemix et de systèmes de sécurité. 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 fondamentales 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 serveur pour la connexion et la gestion
des objets de manière sécurisée. Issu
de la société Sensinode, un spécialiste 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 capacité de pouvoir gérer à terme les
connexions et la gestion de millions
d’objets, assure ARM.
Dans ce concert d’annonces, on n’oubliera 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 microcontrôleur 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
L’EMBARQUÉ / N°12 / 2016 /
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