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トライアルシリーズ(トランジスタ技術 2017年4月号増刊)

貼りまくり!バラまきまくり! ソーラ発電だからエンドレス&メンテナンス・フリー

電池レス無線マイコンEnOceanでセンサIoT製作入門

B5判 168ページ
定価2,160円(税込)
2017年4月15日発行
堺谷 智/渡辺 明禎/松香 光信/西田 衣織/大野 謙司/坪井 義浩 / 著
CD-ROM 1枚付き
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 本書は,電池を使用せずに,その代わりにエネルギー・ハーベスティング(環境発電技術)による電力でワイヤレス・センサ・ネットワークを実現する方法の一つEnOcean(エンオーシャン)の技術を解説しました.
 近年,IoT(Internet of Things,モノのインターネット)やM2M(Machine to Machine)といった言葉に代表される応用技術が,人々の生活をより便利にしてくれるものとして注目されています.このIoTやM2Mを支える技術の中で,ワイヤレス・センサ・ネットワークの果たす役割はとても大きく,センサと無線通信技術を組み合わせた機器の活用やサービスがさまざまな分野で広がってきています.
 ワイヤレス・センサ・ネットワークは,外界の状態や動作を検知するセンサ・デバイス,無線通信デバイス,電源回路,それらをコントロールするマイコンなどで構成されます.通常,一つのシステムの中に多数のセンサ・ノードが使われることになるため,それらへの電源の供給が課題になります.さらに,メインテナンスが簡単で環境負荷も少ないことも重要です.
目 次


基礎編

エネルギー・ハーベスティングでIoTを実現する
第1章 電池が不要な無線通信技術EnOceanの基礎知識
1-1 EnOcean GmbHという会社について
1-2 EnOcean無線通信技術とは
1-3 EnOcean通信プロトコルの概要
1-4 国際標準規格 ISO/IEC 14543-3-1X
1-5 EnOcean通信を活かしたアプリケーション
1-6 世界的な普及のために設立されたEnOceanアライアンス
1-7 EnOcean無線通信の導入例
1-8 EnOcean関連の定期刊行誌“EnOcean Alliance Journal”

超低消費電力無線通信を簡単に実現できる
第2章 電池不要の無線モジュールの種類と活用法
2-1 スイッチ・モジュール PTM210J
2-2 スイッチ用発電モジュール ECO200
2-3 スイッチ用送信モジュール PTM430J
2-4 マグネット・コンタクト・センサ STM429J
2-5 温度センサ・モジュール STM431J
2-6 湿度センサ・モジュール HSM100
2-7 USBタイプ受信モジュール USB400J
2-8 送信用エネルギー・ハーベスティング無線モジュール STM400J
2-9 送受信用プログラマブル無線モジュール TCM410J
2-10 低電圧DC-DCコンバータ ECT310
2-11 EnOcean開発キット EDK400J
2-12 ゲートウェイ開発キット CS-A420W-ENOCEAN
2-13 XBee互換EnOceanモジュール XOcean
2-14 送受信モジュール CS35A3
2-15 STM429J/STM431J用樹脂ケースと磁石
2-16 ケース付き STM429J/STM431J
コラム1 各周波数シリーズのEnOcean製品対応表
コラム2 エネルギー・バジェットの計算例
コラム3  EnOceanモジュールの各国の周波数への対応

EnOcean無線通信のハードウェアとソフトウェアの詳細
第3章 Dolphin V4プラットフォームのアーキテクチャ
3-1 Dolphin V4プラットフォームのハードウェア
3-2 EnOcean通信プロトコル
3-3 EnOcean Radio Protocol(ERP)
3-4 EnOcean Serial Protocol(ESP)
3-5 EnOcean Equipment Profile (EEP)
3-6 Generic Profiles(GP)
3-7 リピータ機能
3-8 その他の通信機能(オプション機能)

モジュール・コンフィグレーションとファームウェアの開発方法
第4章 EnOceanの開発ツールと開発フロー
4-1 EnOcean提供のツール
4-2 アプリケーション・インターフェース Dolphin V4 API
4-3 プログラムの変更ができる Dolphin V4 Suite
4-4 解析用可視化ツール DolphinView Basic/Advanced
4-5 Keil製統合開発環境(μVision)
4-6 EnOceanのソフトウェア開発フロー
4-7 モジュール・コンフィグレーションとファームウェアの開発
コラム4 928.350MHzから海外周波数へ移行する際の注意点
コラム5 EnOceanに関するよくある質問(FAQ)

電池レスで配線レスが画期的な応用を生み出す
第5章 EnOceanを活用した開発事例と導入事例
5-1 EnOcean ゲートウェイ開発キット
5-2 LED照明用PWM調光コントローラ
5-3 マルチ通信ゲートウェイ
5-4 スマート・ライティング・システム
5-5 EnOcean見守りIoTシステム開発キット
5-6 植物工場の無線制御対応植物育成用LEDバー
5-7 文化財保護に貢献するEnOcean照明ソリューション
5-8 ラウンド・スイッチとセンサ用ケース
5-9 エコロジー・コール・システム
コラム6 電波伝播に影響する各種要因と回避策
コラム7 EnOcean機器設置の実際


実践編

EnOceanモジュールの活用とファームウェアの書き換え方
第6章 温度センサSTM431Jと無線受信機USB400Jの使い方
6-1 STM431JとUSB400Jを使ってみる
6-2 STM431Jのコンフィグレーションを変更する
6-3 VisualBasicにより受信パケットを表示する
6-4 STM431Jのファームウェアを書き換える
6-5 ファームウェアを書き換える方法
6-6 市販マイコンでプログラマを自作する
6-7 ファームウェアの開発方法

TCM410Jによるデータ通信とSTM431Jを使ったゲートウェイ
第7章 EnOceanモジュールを使ったデータ通信の実験
7-1 双方向データ通信ができるTCM410J
7-2 TCM410JとUSB400Jによる通信実験
7-3 STM431Jを使った通信実験
コラム8 EnOcean Serial Protocol 3(ESP3)のパケット定義

玄関や窓の防犯対策を簡単に実現できる
第8章 EnOceanを使ったホーム・セキュリティ・システム
8-1 ECO200とPTM430Jを使ってみる
8-2 センサを窓に取り付ける
8-3 火災報知器に取り付ける
8-4 温度センサ・モジュールSTM431Jをセキュリティに使う
8-5 玄関部のセキュリティ
8-6 ソフトウェアの作成
コラム9 指紋センサ

EnOcean無線通信を使った温度/湿度,大気圧,風速の計測
第9章 簡易気象観測ステーションを作る
9-1 温度/湿度と大気圧の計測
9-2 超音波風速計
9-3 トランシーバ・モジュールTCM410Jによる無線送信

EnOceanゲートウェイ開発キット・セットで実践する
第10章 小型サーバArmadillo を使ったEnOceanデータの活用
10-1 EnOceanの開発環境を構築する
10-2 ArmadilloでEnOceanを受信
10-3 データを表示するシェル・スクリプト
10-4 データ表示するC言語によるプログラム

EnOceanで植物とコミュニケーションしてみよう
第11章 STM431Jと土壌湿度センサでツイートする「植物ったー」の製作
11-1 「植物ったー」とは
11-2 「植物ったー」に使用するEnOceanモジュール
11-3 「植物ったー」を製作する準備
11-4 「植物ったーEnOcean版」の導入手順
11-5 「植物ったーEnOcean版」アプリケーションの詳細

iOS/Android端末用ソフト開発ボードkonashiを使用
第12章 EnOceanスイッチ制御と温度計測アプリの制作
12-1 Shimotsukiをkonashiに接続する
12-2 EnOceanスイッチでkonashiのPIOをON/OFFする
12-3 konashi部分のアプリケーションの作成
12-4 Shimotsukiをkonashiに接続する

展示会場の温度分布をSTM431J/USB400Jとmbedで収集
第13章 EnOcean による温度データ・マッピング・システムの製作
13-1 EnOcean による温度データ・マッピング・システムの概要
13-2 mbedの開発環境はクラウドで提供
13-3 IoTのためのクラウド環境Bluemix
13-4 アプリケーションの作成

本書付属CD-ROMの概要と本書の最新情報の入手先

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