Σχεδιασμός και Υλοποίηση IoT Συσκευής για την
Εκπαίδευση και Αξιολόγηση
Σωματικών και Νοητικών Δραστηριοτήτων
Εκπόνηση:
Ευριπίδης Χονδροματίδης
ΑΕΜ: 8527
Επίβλεψη:
Αν. Καθ. Συμεωνίδης Ανδρέας
Δρ. Τσαρδούλιας Εμμανουήλ
Υπ. Δρ. Παναγιώτου Κωνσταντίνος
Θεσσαλονίκη
Τρίτη, 29 Μαρτίου 2022
Πολυτεχνική Σχολή
Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών & Μηχανικών Υπολογιστών Τομέας
Ηλεκτρονικής και υπολογιστών

Τεχνολογία & Αθλητισμός
3
Καλύτερη Εμπειρία Καλύτερη Διαχείριση

REMEDES
4
 Μέτρηση και Καταγραφή
Αντανακλαστικών
 Προπόνηση / Εξάσκηση
Αθλητικών Επιδόσεων
 Διάγνωση / Αποθεραπεία
Νευρολογικών Παθήσεων
WiFi

Chronojump
5
 Μέτρηση Ταχύτητας
 Καταγραφή Δύναμης
 Μέτρηση Ύψους Άλματος

Proprioception System
6
 Καταγραφή Ισορροπίας
 Βελτίωση Κιναισθησίας
Ιδιοδεκτικότητας

“
7
ΚΙΝΗΤΡΟ
 Υψηλό κόστος
 Έλλειψη ευελιξίας ασκήσεων που
μπορούν να υλοποιηθούν

8
Πορεία …

Προδιαγραφές

Επιθυμητά Χαρακτηριστικά
11
Ευελιξία Ευκολία
Συνδεσιμότητα
Ενεργειακή
Αυτονομία

Γενική
Δομή
12

Σχεδίαση
Υλικού
Βάση
Eπέκταση

14
ADC, DAC, PWM,
I2C, SPI, I2S, UART, CAN
WiFi, BLE,
ESP-NOW
Μικρο -
- ελεγκτής
Κουμπιά
Boot/Reset

15
Υποδοχέας
Μπαταρίας
Προστασία
Μπαταρίας
Μπαταρία

16
USB - C
Αναγνώριση
Προστασία
Υποδοχέας
USB-C

17
Κατανομέας
Ισχύος
Κεντρικός
Διακόπτης
Φορτιστής
Φωτοδίοδοι
Ένδειξης Φόρτισης

18
Ρυθμιστές
Τάσης
Έξοδος: 3.3V/4.3W
Ανόδου/Καθόδου
Έξοδος: 5V/10W
Ανόδου

19
Γέφυρα
USB/UART
Αυτόματος
Προγραμματιστής
Μετατροπέας
Σύγχρονης / Ασύγχρονης

20
Κοινό
Υλικό
Υποδοχέας SD
Μετρητής Κατανάλωσης
Υποδοχέας
Φωτοδιόδων
Ένδειξης Λειτουργίας
Αντίστασης
Μέτρησης Ρεύματος
Παθητικός
Βομβητής
Αναπαραγωγέας
Ήχου
Αισθητήρας
Αφής

22
Ακροδέκτες Διαύλου Επέκτασης

Κατασκευή
Πλακετών

Διαδικασία Επαναρροής
24
Τοποθέτηση
Πάστας
Τοποθέτηση
Εξαρτημάτων
Κύκλος
Θέρμανσης
Ψύξης
1 2 3

Τοποθέτηση Πάστας
25

Τοποθέτηση Εξαρτημάτων
27

Διαδικασία Επαναρροής
28

Τελικές Πλακέτες
29

Προγραμματισμός
και
Δικτύωση Συσκευής

RTOS
31
 Αρχιτεκτονική Μικροπυρήνα.
 Διακοπτικό Χρονοπρογραμματισμός με προτεραιότητα.
 Όχι περιοδικό ρολόι, εξοικονόμηση ενέργειας
 Υποστήριξη πρωτοκόλλων: MQTT-SN, LoWPAN, IPv6, RPL,
CoAP, BLE.
 Συμβατό με πολλές αρχιτεκτονικές επεξεργαστών

Οδηγοί που αναπτύχθηκαν
32

Εσωτερικός Μηχανισμός
Επικοινωνίας
33

Δομή Λογισμικού
34
START
Initialize Local
hardware
Connect
to WiFi
Connect
to Broker
Detect & Initialize
Expansion Hardware
Listen to
Events
MSG
IPC
Sync Async Hardware Drivers
Queue

Διάταξη Συστήματος
35
Cloud
AMQP Broker
Local
MQTT Broker
End User
Codin

Κατασκευή
Περιβλήματος

Στόχοι Σχεδίασης
37
 Προστασία Υλικού
 Δυνατότητα αλληλεπίδρασης
 Αισθητική

Ανασκόπηση
38

Συναρμολόγηση - Ηχεία
39

Συναρμολόγηση - Μπαταρία
40

Συναρμολόγηση - Πλακέτα
41

Συναρμολόγηση - Θήκη
42

Συναρμολόγηση - Κλειδαριά
43

Συναρμολόγηση - Καπάκι
44

Τελικό Σχέδιο Βάσης
45

DEMO
46

47

48

Συμπεράσματα
49
 Η συσκευή ενσωμάτωσε με επιτυχία διάφορους τύπου
υλικού.
 Μείωση συνολικού κόστους, επαναχρησιμοποιούμενα
τμήματα.
 Παρουσιάζει ενδιαφέρον η έλλειψη αρθρωτών συσκευών.
 Οι IoT τεχνολογίες ενδείκνυνται για χρήση σε εφαρμογές
αυτού του είδους.
 Στα πλαίσια IoT εφαρμογών, τα RTOS βοηθούν σημαντικά
στη υλοποίηση του κώδικα.

50
Προβλήματα
 Έλλειψη ημιαγωγών
 Μικρό μέγεθος εξαρτημάτων
 Συνολική σχεδίαση

51
Πορεία
συνέχεια …

52
Μελλοντικές Βελτιώσεις
 Αντιστάθμιση Κόστους – Απόδοσης.
 Εντοπισμός και εξάλειψη απωλειών.
 Ενσωμάτωση επιπλέον περιφερειακών.
 ΟΤΑ Update

Σας Ευχαριστώ
για την
προσοχή σας!
53

54
Ερωτήσεις – Απορίες - Σχόλια