IoT cihazı geliştirme projelerinin uzamasının başlıca nedeni teknik zorluk değil, kararların yanlış sırada verilmesidir. Aşağıda KalesiTech'in gömülü sistem projelerinde uyguladığı karar sırası ve her adımda dikkate alınan ölçütler yer almaktadır.
Önce gereksinim, sonra platform
Projeye mikrodenetleyici seçerek başlamak sık yapılan bir hatadır. Cihazın besleme kaynağı ve haberleşme ortamı bilinmeden verilen platform kararı, ilerleyen aşamalarda tasarımın yeniden yapılmasına yol açar. Önerilen sıra:
- Cihazın ölçtüğü büyüklükler, ölçüm sıklığı ve verinin gönderileceği yer.
- Besleme kaynağı: şebeke, pil veya şarj edilebilir batarya. Pil kullanılıyorsa hedeflenen çalışma süresi.
- Haberleşme menzili ve ortamı: fabrika içi, bina içi veya açık alan.
- Cihaz sayısı ve saha bakım imkânı. Yirmi cihaza teknisyen gönderilebilir; iki bin cihaza gönderilemez.
Bu dört başlık netleştiğinde mikrodenetleyici, kablosuz teknoloji ve yazılım mimarisi büyük ölçüde belirlenmiş olur.
Mikrodenetleyici seçimi: STM32 ve ESP32
KalesiTech her iki platformu da kullanmaktadır; seçim gereksinime göre yapılır.
ESP32, Wi-Fi ve Bluetooth'u tek çipte sunar, düşük maliyetlidir ve geniş kütüphane desteğine sahiptir. Şebekeden beslenen ve Wi-Fi ile bağlanan cihazlar için ilk adaydır. Zayıf yönü güç tüketimidir: uyku modunda tüketim düşük olsa da her Wi-Fi bağlantısı belirgin enerji harcar. Pil ömrünün kritik olduğu uygulamalarda hesaplama dikkatle yapılmalıdır.
STM32 ailesi düşük güçlü L serisinden yüksek performanslı H serisine kadar geniş bir aralık sunar. Haberleşme için ayrı bir modül gerekir; buna karşılık gerçek zamanlı kontrol, hassas ADC ve motor sürme uygulamalarında avantajlıdır. Uzun ömürlü ürün programı, endüstriyel ürünlerde tedarik sürekliliği sağlar.
Uygulanan kural: pil ömrü ve gerçek zamanlı kontrol öncelikliyse STM32 ve ayrı radyo modülü; maliyet ve geliştirme hızı öncelikliyse ve şebeke beslemesi varsa ESP32.
Kablosuz haberleşme seçenekleri
- Wi-Fi: bina içi, şebekeden beslenen cihazlar. Cihazın müşteri ağına bağlanma adımı kurulumun en sorunlu kısmıdır; ağ bilgisi girişi baştan kolay tasarlanmalıdır.
- BLE: telefonla yakın mesafe, düşük tüketim. İnternete tek başına çıkamaz; telefon veya ağ geçidi gerekir.
- LoRa: kilometre mertebesinde menzil, çok düşük tüketim, düşük veri hacmi. Tarım, sayaç ve açık alan sensörleri için uygundur.
- Hücresel (NB-IoT, LTE-M): altyapı gerektirmez; SIM maliyeti ve operatör bağımlılığı vardır.
- Kablolu (RS-485, Modbus): fabrika içinde en güvenilir seçenek kablolu haberleşmedir. IoT projelerinde kablo, gerekliyse tercih edilmelidir.
Veri altyapısı
Cihazdan sunucuya veri iletiminde MQTT protokolü küçük, dayanıklı ve yaygın desteklenen bir seçenektir. Kendi sunucunuzda bir MQTT aracısı kurulumu kısa sürer; veri kontrolünüzde kalır ve aylık bulut maliyeti oluşmaz. Veri adlandırması (cihaz kimliği, ölçüm adı, zaman damgası) projenin başında standartlaştırılmalıdır; sonradan değişiklik, sahadaki tüm cihazlara yazılım güncellemesi gerektirir.
Uzaktan güncelleme
Sahaya gönderilen her cihazda henüz görülmemiş hatalar bulunur. Uzaktan yazılım güncelleme (OTA) ilk sürümde yer almalıdır; sonraki sürümlerin sahaya ulaşmasının tek yolu budur. Güvenli bir OTA akışı şu adımları içerir: cihaz açılışta sürümünü bildirir, yeni sürüm varsa indirir, imzayı doğrular, yükler ve açılamazsa önceki sürüme döner. Geri dönüş mekanizması olmayan bir güncelleme, tüm saha cihazlarını tek seferde devre dışı bırakabilir.
Donanım ve yazılımın aynı ekipte olması
Bir sensör kartındaki ADC gürültüsü yazılım filtresiyle mi, kart üzerindeki toprak düzlemiyle mi giderilmelidir? Çoğu durumda cevap her ikisidir ve doğru çözüm, donanım ve yazılım mühendislerinin aynı ekipte olmasıyla kısa sürede bulunur. KalesiTech PCB tasarımı ve gömülü yazılımı tek proje olarak yürütür; prototip kendi hattında dizilir, ölçülür ve revizyon aynı ekipte yapılır.
Yeni veya devam eden bir proje için teklif formu üzerinden kısa bir açıklama iletilmesi yeterlidir; öncelikli kararlar birlikte belirlenir ve takvimle birlikte teklif sunulur.
