Linux Box「LB-100AN」を使ったBLE/IoT Cloud Gateway開発｜サイレックスの広報ブログ

Linux Box「LB-100AN」を使ったBLE/IoT Cloud Gateway開発

2017年8月 3日 16:57

こんにちは。

テクニカルマーケティング担当です。

IoTでのセンサとクラウドの連携は、ヘルスケア、テレマティクス、防災、工場や倉庫などの産業機器分野、家電や消耗品のサービスなどあらゆる分野への展開が注目されています。今回は、サイレックス製品「LB-100AN」を使ったセンサとクラウド連携ソリューションを簡単に開発する方法についてレポートします。

１．構成

センサ情報の収集と、無線/有線LAN経由でのクラウド連携を行うゲートウェイ装置を実現するためには、下記構成要素が必要となります。

・センサ

・センサ情報収集機能

・ネットワーク・インターネットに接続するための無線/有線LAN

・クラウドに接続するためのゲートウェイ機能

・クラウドサービス

今回、開発機材には、サイレックス製無線LAN対応Linux Box 『LB-100AN』と市販のBluetooth USBドングル、クラウドサービスには、Kii株式会社クラウドを使用し、BLE Beaconタイプのセンサ情報をクラウド連携させます。

サイレックス製『LB-100AN』は、有線/無線LAN、USB、RS-232Cなどの物理インタフェースを備えた組込みLinuxボードと、ソフトウェアを開発するためのSDKをセットにした、即時量産対応可能な商品です。無線LANモジュールには、産業・医療用とで実績のあるSX-PCEAN2を搭載し、アクセスポイント・ステーション機能、エンタープライズ認証もサポートします。

項目	内容	備考
SoC	Marvell Armada370	800MHz (ARMv7)
ROM	32MB
RAM	128MB
ストレージ	eMMC	MLC 4Gbyte or 擬似SLC 2Gbyte
外部I/F	有線LAN（GbE対応) 無線LAN IEEE802.11a/b/g/n USB2.0 Type-A x 1 RS-232C (5pin 外部ポート) x 1 UART (4pin 内部ポート) x 1	無線モジュール：SX-PCEAN2c アンテナ：内蔵 x ２
電源供給	5 VDC~24VDC	DCジャック（EIJ-2) ナイロンコネクタ（Option）
LED	3 個
プッシュボタン	1 基
外形寸法	100mm x 100mm x 25.5mm	基板のみ：85.6mm x 89mm

クラウドサービスには日本発グローバルクラウドベンダであるKii株式会社のKii Cloudを利用します。Kii Cloudは、Kii 株式会社が提供する MBaaS（Mobile Backend as a Service）/IoTクラウドプラットフォームで、モバイルアプリや IoT ソリューションに必要なサーバ側の機能を、クラウドを使って汎用的な API として提供するサービスです。これにより、サーバ機能の実装や運用を行うことなくサービスを実現でき、短期間・低コストで実現することができます。

２．ゲートウェイ構築

ゲートウェイ実現のために、Bluetooth機能とGateway機能、コンバータ機能をそれぞれ組込みます。

以下、具体的な開発作業について解説していきます。

※LB-100AN SDKの準備に関しては割愛致します。

(ア) Bluetooth機能の組込み

LB-100AN SDKにBluetoothの機能を追加します。

Bluetoothスタックには、BlueZを使用します。BlueZは下記3つのレイヤで構成されており、Bluetooth機器を制御する場合は、アプリケーションから、デーモン、ドライバを経由してコマンド制御、および、結果の取得を行います。

■　アプリケーション：ユーザ空間からのBluetooth機器の設定、制御

■　デーモン：アダプタ設定やサービスの管理。上位アプリとの中継

■　ドライバ：物理層のドライバ。Linux Kernelコードに組込み済み

※Bluetooth USBドングルにはエレコム製（LBT-UAN05C2）を利用しています。

■　ドライバ：Linux開発者にはおなじみの"make menuconfig"コマンドを用い、Bluetoothを有効にします。

■　デーモン、アプリケーション： Buildrootより追加するだけでBlueZのダウンロードからコンパイルまで行われます。

ここまでの作業を行った後、LB-100ANのF/Wを更新するとBluetooth機能が使用可能となります。下記例のように、Bluetoothデーモンを起動し、BLE機器のスキャンを行うと、周辺のBLE機器情報が得られますので、一度、動作確認してください。

＜Bluetooth機能の動作確認＞

... Bluetoothデーモン起動

... HCITOOLでBLE機器をスキャン

(イ) Gateway機能の組込み

次に、Gatewayの機能を実装するために、クラウド通信のアプリケーションと環境を準備します。

準備するものは以下の2つとなります。

■　Gateway Agent

■　Gateway Manager

尚、Kii GatewayクライアントはGo Googleが開発したGo言語で作成されています。Goはコンパイル時に依存関係の解決を行うため、その際に使用するGOPATH. GOROOTの環境変数も別途設定します。

•　Go言語コンパイラを取得

•　Go言語実行ディレクトリ作成。環境変数を設定

＜Go言語環境変数設定例＞

また、Kii GatewayではHTTPSを使用するため、開発環境の証明書を後に製品に組込む必要があります。開発環境の証明書を事前に更新しておいてください。

■　Gateway Agent

Kii Cloudと通信を行うためのモジュールです。

Kiiよりバイナリ提供されていますので、ファイルを入手し、Gateway AgentにKii Cloudアプリ情報を設定します。

■　Gateway Manager

Gateway Agent制御用アプリケーションです。Kiiよりサンプルコードとして提供されていますので、Gateway Manager Application Sample作成し、アプリ情報を設定します。

(ウ) コンバータ機能の組込み

コンバータはセンサやアプリケーションに合わせて作成します。今回は、Bluetoothから受信した情報をクラウドに上げる形式に変換します。今回使用したセンサは、BLE Beaconタイプのもので、温度・湿度・照度の3つのセンサ情報がBeaconのアドバタイジングパケットに格納されます。そのため、コンバータはパケットのPDU Payloadからセンサ情報を抽出し、適した温度、湿度、照度の数値情報に変換します。

＜BLEの一般的なパケット構造＞