Elektronikai skambant link interneto, mašinų ir mašinų ryšio ir prijungtų įrenginių, projektavimo inžinieriai nuolat ieško aukšto lygio komunikacijos technikos keitimosi informacija tarp dviejų elektronikos įrenginių. Nors jau yra daugybė pasirinkimo galimybių, tokių kaip BLE, NFC, RFID, LoRa, Sigfox ir kt., Bendrovė „ Chirp “ sukūrė SDK, leidžiančią keistis duomenimis per garsą, paprasčiausiai naudojant prietaiso garsiakalbį ir mikrofoną. paryškinimas. Be to, SDK yra nepriklausomas nuo platformos ir taip pat palaiko mažos galios duomenų perdavimą.
SDK užkoduoja duomenis į unikalų garso srautą ir atkuria juos per įrenginio garsiakalbį, tada bet kurį įrenginį, naudodamasis mikrofonu, gali jį paimti ir iššifruoti, kad gautų tikrąjį pranešimą. SDK yra daugialypė platforma ir, be kitų, jau palaiko „Android“, „iOS“, „Windows“ ir „python“. Jis taip pat gali būti naudojamas mikrovaldiklių platformose, tokiose kaip ARM, ir palaiko plėtros platformą, pvz., ESP32 ir „Raspberry Pi“. Norėdami sužinoti daugiau apie „Chirp“ ir jo galimas taikomąsias programas, „Circuit Digest“ kreipėsi į dr. Danielį Jonesą - „Chirp“ CTO, kad aptartų keletą klausimų. Atsakymai, į kuriuos pateikiama žemiau
1. Kokia yra čirpimo technologija ir kaip ji veikia?
„Chirp“ yra informacijos perdavimo būdas naudojant garso bangas. Priešingai nei „Wi-Fi“ ar „Bluetooth“, naudojančiuose radijo dažnius, „Chirp“ koduoja duomenis tonais, kuriuos galima atkurti (perduoti) naudojant bet kurį kompiuterio garsiakalbį ir gauti per bet kurį kompiuterio mikrofoną, nereikia turėti jokios papildomos aparatūros, tokios kaip RF lustai. Tai leidžia „Chirp“ naudoti bet kuriame vartotojų įrenginyje, kuriame yra garsiakalbis ir mikrofonas, pvz., Mobilieji telefonai, nešiojamieji kompiuteriai, PA sistema ir kt., Ir kuris gali perduoti informaciją net per „YoutTube“ srautą ar televizijos transliaciją.
Užkoduoti garsiniai tonai, grojami per garsiakalbį, yra jautrūs žmonėms ir skamba kaip mažytis skaitmeninės paukščių dainelės gabalas, taigi ir pavadinimas „čiulbėjimas“. Bet mes taip pat galime išnaudoti tai, kad kompiuterio garsiakalbis ir mikrofonas iš tikrųjų taip pat gali veikti su ultragarso dažniais, kurie nėra girdimi žmogaus ausims, tokiu būdu mes taip pat galime perduoti informaciją per garsą, kurio negirdime.
2. Kai aplink mus yra tiek daug belaidžio ryšio protokolų, kaip BLE, NFC, RFID, LoRa ir kt. Kodėl mums vis dar reikia čiulbėjimo? Kuo jis unikalus?
Viena iš priežasčių bus itin maža „Chirp“ trintis. Skirtingai nuo „Bluetooth“ ar „Wi-Fi“, naudodamas „Chirp“ galiu nedelsdamas užmegzti ryšį su daugeliu, kad galėčiau bendrinti pranešimą su visais aplinkiniais, nereikėdamas jų poruoti. Tai leidžia daug lengviau greitai ir lengvai dalytis kuo nors visiems aplink kambarį ar šalia stalo. Tai labai patogu užmegzti ryšį su žmonėmis, kurių dar nesu sutikęs, arba bendrauti su mašina, kurios galbūt dar nebuvau sutikęs. Pavyzdžiui, atidarykite išmaniąją spintelę ar pasidalykite vizitine kortele ir pan.
Be to, daug laiko mes taip pat matome, kad „Chirp“ naudojamas ir bendraamžių tarpusavio komunikacijoje. Pavyzdžiui, Indijos autobusų kompanija „Shuttl“ naudoja „Chirp“ tarp autobuso vairuotojo ir keleivio, kad patikrintų, ar asmuo įlipo į autobusą ir ar jo bilietas išpirktas.
3. Ar įmanoma užmegzti tinklinį ryšį su Chirp? Ar galiu bendrauti su keliais įrenginiais?
Taip, vienas pagrindinių dalykų, kuriuos reikia atsiminti apie garsą, reiškia, kad tai yra per daug bendravimo tipas, o tai reiškia, kad viskas, kas yra šalia mūsų siųstuvo girdimo diapazono, girdės garsą ir gaus duomenis. Tai turi ir privalumų, ir apribojimų. Privalumas yra tas, kad labai lengva dalytis daugiaadresiais pranešimais. Tokiems dalykams, kaip tinklinis tinklas, jis galbūt veiktų, tačiau jums reikės imtuvų sekos, esančių vienas kito klausos diapazone. Taigi, paprastai esame linkę naudoti čiulbėjimą daugiau nei vienas transliacijos scenarijus.
4. Kaip „Chirp“ gali dirbti be jokio klijavimo? Ar dėl to kyla duomenų saugumo problemų?
Mes turime labai mažą demonstracinę programą „Chirp Messenger“ (galima „Android“ ir „iOS“ parduotuvėse), kuri parodo, kaip veikia mūsų SDK. Norėdami išsiųsti pranešimą, vartotojas gali įvesti pranešimą ir paspausti „Send“, kuris įterpia pranešimą į garsinį toną ir leidžia jį per mano telefono garsiakalbį. Taigi, bet kuris netoliese esantis įrenginys, kuriame veikia mūsų kūrėjų rinkinys, gali priimti šiuos garso tonus per mikrofoną. Šie garso tonai yra dekoduojami į sudedamąjį dažnį ir klaidų taisymas taikomas siekiant pašalinti triukšmo ir iškraipymų poveikį, kad gautų faktinį pranešimą. Tokiu būdu „Chirp“ visiškai neatsieja tik tereikia išgirsti tonus ir juos iššifruoti.
Yra keletas saugumo pasekmių, kurias galima naudoti siunčiant neskelbtinus duomenis naudojant „Chirp“, pvz., Kai kurių saugos funkcijų sluoksniavimas į esamą protokolą. Kadangi „Chirp“ yra tik perdavimo terpė, į tuos tonus galite įterpti bet ką. Pavyzdžiui, galite naudoti RSA arba AES šifravimą, kad duomenys būtų užšifruoti prieš siunčiant juos per lustą, o tada iššifruoti juos naudojant viešojo rakto kriptografiją.
5. Ar „Chirp“ yra pakankamai mažas, kad jį būtų galima naudoti su įtaisytais mažos galios valdikliais? Kiek energijos ji sunaudoja?
Mes stengiamės kuo labiau optimizuoti savo SDK. Mes turime nuostabią įterptąją DSP komandą, kuri sumažino visus nereikalingus bitus ir baitus išjungė kodą, kad sumažintų procesoriaus ciklą. Priežastis yra ta, kad viena didžiausių sričių, kurioje matome įsisavinimą, yra įdėta lauko mikroschema. Visų pirma, jei norite bendrauti su mažos galios ir mažos specifikacijos daiktų interneto įrenginiu. Mūsų SDK netgi gali veikti su ARM Cortex M4 procesoriumi, veikiančiu 90Mhz dažniu ir mažiau nei 100kB RAM.
„Cortex-M4“ valdiklių galios matavimai, išmatuoti mūsų kūrimo plokštėse, buvo apie 20mA, kai aktyviai klausėtės, ir mažiau nei 10uA, kai „Wake on on Sound“ režimas buvo 90M ciklų per sekundę. „Pabudimo į garsą“ režime naudojami ypač mažos galios mikrofonai iš gamintojo, vadinamo „Vesper“. Tokiu būdu mikrofonas aktyviai įrašys garsą ir, išgirdęs sklendę, pažadins „Cortex“ valdiklį iš miego režimo, kad iššifruotų duomenis.
6. Koks būtų „Chirp Communication“ ryšio diapazonas ir naudingoji apkrova?
Kalbant apie diapazoną, viskas priklauso nuo to, kiek garsiai garsiakalbis perduoda signalą. Didesnė transliacijos apimtis, tuo tolimesnis diapazonas, todėl, kad norėdami gauti informaciją mikrofonai pirmiausia turėtų ją išgirsti. Mes galime lengvai valdyti diapazoną, valdydami skleidžiančio prietaiso garso slėgio lygį. Galiausiai galite transliuoti čiulbėjimą visam stadionui, perduodant duomenis už šimtų metrų atstumu, arba galite sumažinti garsiakalbio garsumą, kad jūsų duomenys būtų perduoti kambaryje.
Kalbant apie duomenų perdavimo spartą, akustinis kanalas yra triukšmingas, todėl tai nėra greitis, kurį būtų galima naudoti norint konkuruoti su „Bluetooth“ ar „Wi-Fi“. Mes kalbame apie šimtus bitų per sekundę, o ne megabitais. Tai reiškia, kad „Chirp“ rekomenduojama naudoti siunčiant mažus duomenis, pvz., Žetonų reikšmes ir pan. Mūsų greičiausi protokolai veikia 2,5 kb / s greičiu, tačiau jie skirti trumpojo nuotolio NFC stiliaus scenarijams. Labai ilgame diapazone duomenų perdavimo greitis būtų 10 bitų per sekundę.
7. Kadangi duomenimis keičiamasi naudojant garso bangas, kaip jie bus apsaugoti nuo aplinkos triukšmo?
Akivaizdu, kad mus supanti aplinka yra nepaprastai triukšminga - nuo restoranų iki pramonės scenarijų visada yra foninis triukšmas. Iš pradžių išėjome iš Londono universiteto koledžo kompiuterių laboratorijos, kurioje pirmiausia nagrinėjama, kaip akustiškai bendrauti triukšmingoje aplinkoje. Mes turime keletą daktarų ir profesorių, bandančių įveikti šią problemą. Čia sutelkta daugybė atliktų tyrimų ir šioje srityje turime kelis patentus.
Kaip tai liudijame, mes sėkmingai veikėme atominėje elektrinėje čia, JK. „EDF energy“ kompanija mus pakvietė siųsti ultragarso naudingąją apkrovą virš 80 metrų diapazone neįtikėtinai kurtinančioje fone iki 100 decibelų, kuriuos turime dėvėti gynėjus. Vis dėlto mes sugebėjome pasiekti 100% duomenų vientisumą per 18 valandų įrangos bandymą.
8. Kokios yra kitos mažos galios aparatinės įrangos platformos, kurias palaikys „Chirp“?
Mes jau turime stabilų „ARM Cortex M4“ ir „M7“ SDK, o toliau dirbame tik su „ARM Cortex M0“ SDK siuntimu, kuris yra fiksuoto taško procesorius, neturintis slankiojo kablelio architektūros. Mes taip pat palaikome ESP32 per „Arduino“ platformą, taip pat pradėjome nagrinėti FPGA palaikymą ir ypač efektyvius procesus.
9. Kur šiuo metu naudojamas čiulbesys, ar galite pateikti keletą naudojimo atvejų pavyzdžių?
Artumo aptikimas yra tikrai gera programa. Kadangi tik šalia esantys žmonės gali girdėti jūsų čiulbėjimą, tai gali būti naudojama kaip euristika norint sužinoti, kas yra šalia jūsų. „Chirp“ naudoja didžiulė socialinių žaidimų platforma „Roblox“, kaip būdas jauniems žaidėjams aptikti kitus šalia esančius žmones, efektyviai naudojant ultragarso čiulbėjimą. Tokiu būdu galiu išsitraukti savo mobilųjį telefoną ir jis veiks kaip ultragarso švyturys, kurį atras kiti kambario žaidėjai, norėdami pradėti žaidimų sesiją.
Mes taip pat ketiname užmegzti partnerystę su didele posėdžių salių bendrove, kad padėtų jiems valdyti patalpas naudojant „Chirp“. Einant iš kambario į kambarį pastate, jūsų įrenginiui yra labai svarbu žinoti, kuriame kambaryje esate. Šioje organizacijoje mes naudojame „chirp“, kaip jūsų nešiojamojo ar mobiliojo telefono būdą pasakyti, kuriame kambaryje esate ir leis jums užmegzti ryšį su posėdžių sale.
10. Kokios yra „Chirps SDK“ licencijavimo sąlygos? Koks lojalumas yra susijęs?
Mažesnėms įmonėms mėgėjai ir „pasidaryk pats“ gamintojai „Chirp“ gali nemokamai naudotis iki 10 000 aktyvių vartotojų per mėnesį. Taip yra todėl, kad mes labai norime matyti žmones, naudojančius mūsų technologijas, ir kūrėjų bendruomenę, eksperimentuojančius su ja. Be to, mes taip pat norime paremti smulkųjį verslą. Didesnėms įmonėms ir klientams esame linkę imti metinį mokestį