ПРОГРАММИРОВАНИЕ УМНОГО ДОМА

АННОТАЦИЯ

Данная работа посвящена известным платформам для программирования умного дома. Рассмотрены основные языки программирования, преимущества различных платформ.

Ключевые слова: умный дом, платформа.

Программирование умного дома – достаточно ёмкая, но не трудная работа.

Если вы решили, взяться за самостоятельное программирование умного дома, для начала вам стоит определиться с платформой, на основе которой будет работать система вашего умного дома. В этой области вам предстоит выбрать из нескольких платформ, а именно: NodeMCU, Raspberry Pi, Arduino, Omega2.

Каждая из этих платформ имеет преимущества и программируется на разных языках программирования. Поэтому далее я расскажу о каждой из них отдельно.

NodeMCU

NodeMCU — это платформа на основе модуля ESP8266. Плата предназначена для удобного управления различными схемами на расстоянии посредством передачи сигнала в локальную сеть или интернет через Wi-Fi. Возможности применения этой платы ограничивается лишь вашей фантазией. На базе Node MCU можно создать «умный дом», настроив управление светом или вентиляцией через телефон, регистрацию показаний датчиков и многое другое. При работе с Wi-Fi модулями Node MCU в среде разработки Arduino IDE программные коды пишутся на языках С/С++. В среде ESPlorer коды пишутся на Lua, который отлично подойдет новичкам.

К преимуществам NodeMCU относятся:

• Наличие интерфейса UART-USB с разъемом micro USB позволяет легко подключить плату к компьютеру.
• Наличие флэш-памяти на 4 Мбайт.
• Возможность обновлять прошивку через USB.
• Возможность создавать скрипты и сохранять их в файловой системе.

Raspberry Pi

Компьютеры Raspberry Pi подходят для создания систем IoT, а встроенный браузер Epiphany — подходящий клиентский интерфейс. Это значит, что без языков веба не обойтись. HTML5 и CSS3 позволят вам решить вопрос создания виртуальной оболочки умного дома с минимальными затратами времени и незначительными ограничениями. Также подойдет и Scratch, к которому официальный сайт предлагает пользователям Raspberry первый делом обратиться. Исходники языка уже включены в стандартную операционную систему Raspbian. Начать создание IoT с помощью Scratch может как взрослый специалист, так и совсем ещё ребёнок. Но это еще не все, так как Raspbian – ОС на базе Unix, в качестве базового языка здесь выступает С. С его помощью вы получите максимальную производительность без использования машинных команд. Это особенно важно для серверных систем в составе IoT. Не стоит забывать и про С++, который пригодится там, где нужны и скорость, и безопасность, и чёткость работы. Спектр задач при этом невероятно широк – от работы непосредственно с железом до организации взаимодействия устройств и клиентов.

К преимуществам Raspberry Pi относятся:

• Возможность максимально обезопасить свой дом за счет контроля протечек, установленного видеонаблюдения, охранной, а также противопожарной системы.
• Возможность установки системы, помогающей экономить (речь идет о датчиках движения, смесителях сенсорного типа, датчиках, фиксирующих движение).
• Возможность установки систем, повышающих уровень комфорта (спецсистемы управления шторами, электроприборами).
• Возможность установки интеллектуальных развлекательных спецсистем (речь идет о системе мультирум, спецсистеме «домашний кинотеатр»).

Arduino

Система «Умный дом» на Arduino пользуется большим спросом у людей, стремящихся создать максимальный комфорт дома или в офисе.

Arduino - идеальный вариант для новичков: открытая среда разработки, множество примеров и исходников в открытом доступе, библиотеки, упрощающие разработку, и несложный язык программирования wiring, представляющий собой упрощенный C++ . О том, насколько легко его понять говорит тот факт, что Arduino занимаются даже ученики начальных классов в школах робототехники.

Платформа Arduino напрямую работать удаленно с другими устройствами не может, поэтому ей необходимо дополнение, работающее с интернетом.

Отличный вариант - подключение к плате Arduino платы расширения Ethernet Shield. Подключение происходит через UART интерфейс. Начинающим с ним будет работать довольно просто, поскольку в него встроена библиотека, упрощающая написание кода и работу с шилдом. Другим, но чуть более сложным вариантом будет взаимодействие Arduino с отдельным Wi-Fi модулем на базе ESP8266.

Преимущества Arduino:

• Использование компонентов других производителей с контроллером Arduino.
• Создание собственных программ умного дома, так как исходных код проекта открыт.
• Язык программирования простой, мануалов в сети для него много, разобраться сможет даже начинающий.
• Простой проект делается за один час практики с помощью дефолтных библиотек, разработанных для: считывания сигналов кнопок, вывода информации на ЖК-дисплеи или семи сегментные индикаторы и так далее.
• Запитать, посылать команды и сообщения, программировать, или перенести готовые программные решения в Arduino, можно с помощью USB-кабеля.

Omega2

Omega2 — это компьютер Linux, созданный для аппаратных проектов. Он предназначен для нескольких вещей. Во-первых, он позволяет программистам писать на высокоуровневом языке и с помощью известных инструментов разработчика. Аппаратная платформа поддерживает большое количество различных языков. Разработчики предоставляют все соответствующие библиотеки.

Omega2 специально разработан для создания подключенных аппаратных устройств и сочетает в себе компактность и универсальность Aurdino с мощностью и гибкостью Raspberry Pi. При этом Omega 2 располагает широким набором дополнительных опций, которые на вышеперечисленные платформы приходится докупать.

Благодаря тому что устройство Omega2 на ¾ меньше Raspberry Pi и на 2/3 меньше Arduino Uno его легко встроить в любой любительский или коммерческий проект. У него есть интегрированный Wi-Fi и флэш-память, то есть он готов к работе сразу при подключении. Не нужно покупать шифраторы или устанавливать на внешнюю SD-карту образ ОС. Отдельно можно подключить мобильную связь, Bluetooth и GPS.

Безусловно, каждая из платформ имеет свой ряд преимуществ и выбор здесь остается за вами, в зависимости от ваших требований к системе и возможностей.

Список литературы:

1. Безопасность вашего дома.  Умный дом [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://bezopasnostin.ru/umnyj-dom/na-baze-raspberry-pi-3.html (дата обращения: 04.05.2020).
2. Сообщество разработчиков [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://esp8266.ru/forum/threads/s-chego-nachat.2235/ (дата обращения: 11.05.2020).
3. Российское ардуино-сообщество. Начало работы с esp8266 [Электронный ресурс]. – Режим доступа:  https://arduinomaster.ru/platy-arduino/esp8266-nodemcu-v3-lua/#__Lua
4. Занимательная роботехника : Научно-популярный портал. NodeMCU для начинающих [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://edurobots.ru/2017/04/nodemcu-esp8266/ (дата обращения: 11.05.2020).
5. Образовательный портал GeekBrains. 9 языков для Raspbery Pi [Электронный ресурс] – Режим доступа:  https://geekbrains.ru/posts/raspberry_langs (дата обращения: 17.05.2020)
6. Яценков В.С., От Arduino до Omega: платформы для мейкеров шаг за шагом [Электронный ресурс]. – Режим доступа:  https://books.google.ru/books?id=rMVDDwAAQBAJ&pg=PA15&lpg=PA15&dq=%D0%BD%D0%B0+%D0%BA%D0%B0%D0%BA%D0%B8%D1%85+%D1%8F%D0%B7%D1%8B%D0%BA%D0%B0%D1%85+%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%B3%D1%80%D0%B0%D0%BC%D0%BC%D0%B8%D1%80%D1%83%D1%8E%D1%82+%D1%83%D0%BC%D0%BD%D1%8B%D0%B9+%D0%B4%D0%BE%D0%BC&source=bl&ots=KqOvtaXmLY&sig=ACfU3U0Hnk1J6w_6cLDsomra_GDdu5ikpg&hl=ru&sa=X&ved=2ahUKEwj5vYHXyKHpAhXyxaYKHduKDb4Q6AEwBnoECAkQAQ#v=onepage&q=%D0%BD%D0%B0%20%D0%BA%D0%B0%D0%BA%D0%B8%D1%85%20%D1%8F%D0%B7%D1%8B%D0%BA%D0%B0%D1%85%20%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%B3%D1%80%D0%B0%D0%BC%D0%BC%D0%B8%D1%80%D1%83%D1%8E%D1%82%20%D1%83%D0%BC%D0%BD%D1%8B%D0%B9%20%D0%B4%D0%BE%D0%BC&f=false (дата обращения: 05.06.2020)
7. Амперкот. Умный дом на Arduino [Электронный  ресурс]. – Режим доступа: https://amperkot.ru/blog/arduino-smarthome-part-2/ (дата обращения: 25.05.2020)