平台介紹

MorSensor – 無線感測積木(圖1)為一可重組模組化之多層架構整合式感測平台,包含各式感測積木、運算/通訊積木及電源積木,使用者可依需求挑選適合的積木,組裝成客製化感測系統,並搭配手機之APPs軟體,針對不同應用進行感測系統之軟硬體展示。

圖1 MorSensor無線感測積木套件

  • 微小化、好攜帶
  • 設計方便、易拆裝
  • 多感測器支援
  • 感測器自動辦識
  • 低功率藍芽傳送
  • Wi-Fi資料傳送
  • 有線及無線充電
  • 手機自動藍芽連線
  • 處理器韌體擴充及更新
  • 客製化感測器擴充
MorSensor 無線感測積木系統的組裝方式共有2種,第一種為使用積木疊構的一維感測系統;另一種為支援多感測器的感測系統,使用者可根據應用需求來建立所需的感測系統。
(1) 使用積木疊構的一維感測系統
圖2為使用MorSensor積木疊構的一維感測系統,系統中之感測積木可整合I2C、SPI、UART、I2S 及類比介面之感測器;通訊/運算/運動感測積木整合處理器核心、通訊單元、九軸運動感測器及SD 儲存單元;電源積木整合電池、電源管理單元、無線充電及線圈等元件。各積木之組裝都是利用可插拔之連接件,使用者可輕易自行進行更換組裝,而上層之感測積木可依設計需求自行從套件中所附之各類感測積木中挑選更換,讓使用者有更多樣化選擇,進而達到更多元的應用。

圖2 MorSensor無線感測積木疊構圖



(2) 支援MorSensor多感測器積木的感測系統
圖3為支援MorSensor多感測器積木的感測系統平台,平台正面提供4個與MorSensor感測器積木接頭相容之插座,可讓使用者任選各式感測器積木插上,使用者可沿用所有MorSensor無線感測器積木,組合成多感測器系統,平台背面則是電池及運算/通訊/運動積木或WiFi積木放置處,讓使用者有更多樣化選擇,進而達到更多元的應用。

圖3 整合感測積木之MorSensor多感測器開發平台

套件中所包含的積木規格如表1所示:
表1 MorSensor積木詳細規格
類型 名稱 規格
感測積木 酒精感測 類比輸出、偵測範圍0.05mg/L ~ 10mg/L Alcohol
色彩感測 I2C數位輸出、16-bit精確度之RGB輸出
溫/溼度感測 I2C數位輸出、-40°C ~ 125°C / 0 ~ 100% RH、 12-bit精確度
UV感測 I2C數位輸出、0 ~ 10 UVI、16-bit精確度
血氧濃度感測 SPI數位輸出、22-bit精確度
麥克風感測 I2S數位輸出、頻率響應範圍60 ~ 15 kHz
客製化感測 支援I2C, SPI, UART及類比介面之客製化感測器 (附上近程感測器為範例)
IR距離感測 類比輸出、偵測範圍10 cm ~ 100 cm
IR影像感測 I2C數位設定、SPI數位資料輸出-紅外線熱影 像-有效畫素80(h) x 60(v) pixels
超音波距離感測 類比輸出、20 Hz Read rate、
偵測範圍 15 cm~ 240 cm (1吋之物體) / 15 cm ~ 645 cm (11吋之物體)
大氣壓力感測 I2C數位輸出、偵測範圍260 hPa ~ 1260 hPa (絕對壓力)、解析度0.01 hPa
一氧化碳感測 類比輸出、偵測範圍 0 ~ 1000 ppm、 解析度0.5 ppm
二氧化碳感測 類比輸出、偵測範圍 350 ~ 10000 ppm
Wi-Fi積木 支援無線802.11 b/g/n標準、支援TCP/IP通訊協定 頻率範圍2.412GHz-2.484GHz
通訊/運算/運動感測積木 STM32 Cotex-M3 32-bit處理器、速度72Mhz、
記憶體512KB+64KB
低功率藍芽Bluetooth 4.0 Low Energy
九軸感測器(加速度計、陀螺儀與地磁計)
電源積木 電池管理系統
無線充電或Micro USB充電
450mAh Li-ion電池
除錯模組 SW除錯介面, Micro USB電源供電

所開發出的Wi-Fi積木,使MorSensor之通訊方式更為多元化,使用者所開發之APP可透過Bluetooth Smart藍芽協定先對MorSensor及WiFi AP進行初始設定,再透過WiFi通訊協定與MorSensor進行感測資料傳送,進行創意APP開發。以下將針對目前兩種傳輸模式進行簡介:

(1). Bluetooth 4.0 Low Energy
MorSensor 與Android Smart Device單純透過Bluetooth Smart藍芽進行資料傳輸。在開啟MorSensor電源後,Android Smart Device進行藍芽配對與MorSensor連線後,即可開始進行MorSensor設定或感測資料傳輸。每個藍芽封包存放欲傳送的command,command 傳送方式分為Request command 與Response command 兩種,如圖4 所示。




圖4 MorSensor傳輸模式 (Bluetooth Smart)


(2). Bluetooth 4.0 Low Energy + Wi-Fi
Android Smart Device透過Bluetooth Smart藍芽協定對MorSensor及WiFi AP進行初始設定,再透過WiFi通訊協定與MorSensor進行感測資料傳送。在開啟MorSensor電源後, Android Smart Device先透過藍芽對MorSensor及WiFi AP進行初始設定,隨後MorSensor即可開啟TCP連線,當Android Smart Device與MorSensor連線於同個Wi-Fi AP時,即可開始利用Wi-Fi進行感測資料傳輸。與藍芽傳輸協定類似,每個Wi-Fi傳輸封包存放欲傳送的command,command 傳送方式亦分為Request command 與Response command 兩種,如圖5 所示。



圖5 MorSensor傳輸模式 (Bluetooth Smart + Wi-Fi)