IoT - Internet of Things an der Duale Hochschule Baden-Württemberg

Karteikarten und Zusammenfassungen für IoT - Internet of Things an der Duale Hochschule Baden-Württemberg

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Wie wid das Internet of Things definiert?

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Nenne die neun Säulen des IoT-Haus mit jeweils 2 Beispielen

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Nenne zwei Grundsteine der Computerentwicklung

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Wie lauten die Bestandteile einer typischen IoT-Architektur?

Benenne sie und benenne auch die Protokolle, die genutzt werden

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Nenne die sieben Grundkomponenten eines Computers

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Was unterscheidet einen Mikroprozessor von einem Mikrocontroller?

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Was unterscheidet einen Mikrocontroller von einem System-on-Chip?

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Was sind die acht softwareseitigen Anforderungen an IoT-Devices?

Was ergibt sich daraus für die Wahl des Betriebssystems?

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Nenne die vier Integrationstiefen gängiger IoT-Bauteile.

Gib jeweils noch ein Bauteil aus jeder Gruppe an.

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Welche Anschlüsse gibt es am Raspberry PI?

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Welche Anschlüsse gibt es am J8 GPIO-Header?

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Wie werden eingebettete Computersysteme definiert?

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IoT - Internet of Things

Wie wid das Internet of Things definiert?

  • Teilmenge der eingebetteten Computersysteme
  • An einem physischen Objekt angebracht
  • Haben aber im Gegensatz zu eingebetteten Computersystemen eine größere Leistungsklasse und eine permanente Internetverbindung

IoT - Internet of Things

Nenne die neun Säulen des IoT-Haus mit jeweils 2 Beispielen

  • User Interface
    • HTML/CSS, iOS SDK
  • Backend
    • Gateway-Server, Datenbanken
  • Protokolle
    • UDP, TCP
  • Betriebssysteme
    • Linux, Raspbian
  • Programmierung
    • Java, Python
  • Hardwareplattformen
    • ARM, Raspberry Pi
  • Hardwareschnittstellen
    • GPIO, WiFi
  • Rechnerarchitektur
    • Mikroprozessor, Mikrocontroller
  • Elektronik
    • Elementare Bauteile, Schaltpläne

IoT - Internet of Things

Nenne zwei Grundsteine der Computerentwicklung

  • 1960er: Verwendung integrierte Schaltkreise -> Reduzierung von Prozessor auf kleinen Reisekoffer
  • 1969: Apollo-Mission mit erstem eingebettenen System der Welt
  • 1984: Apple Macintosh
  • 1995: Microsoft Windows 95

IoT - Internet of Things

Wie lauten die Bestandteile einer typischen IoT-Architektur?

Benenne sie und benenne auch die Protokolle, die genutzt werden

  • Mobile Client (HTTP REST)
  • Webanwendung zur Überwachung und Verwaltung der IoT-Devices
  • Datenbank
  • API-Gateway (DB-spezifisches Protokoll)
  • Message Broker (MQTT zu IoT-Device)
  • IoT-Devices (SPI, I²C zur Kommunikation mit Bildschirm, Kamera usw.)

IoT - Internet of Things

Nenne die sieben Grundkomponenten eines Computers

Digitale Bausteine:

  • Mikroprozessor
  • Programmspeicher
  • Hauptspeicher
  • I/O-Ports

Hilfsschaltungen:

  • Taktgeber
  • Resetschalter
  • Stromversorgung


IoT - Internet of Things

Was unterscheidet einen Mikroprozessor von einem Mikrocontroller?

Mikroprozessor: CPU am Chip (reiner Prozessor ohne Arbeitsspeicher)

Mikrocontroller: CPU am Chip + zusätzliche Peripherie, wie Speicher (Flash), Portbausteine, Timer usw. (und auch RAM, ROM, I/O-Schnittstelle)


Mikroprozessor benötigt noch zusätzliche Bauteile, um zu funktionieren, während der Mikrocontroller auch ohne zusätzliche Bauteile funktioniert

IoT - Internet of Things

Was unterscheidet einen Mikrocontroller von einem System-on-Chip?

System-on-Chip hat auch einen Microcontroller, allerdings ist die Architektur deutlich leistungsstärker (Beispiel 16 MHz Taktgeschwindigkeit zu >200 MHz Taktgeschwindigkeit)

Außerdem kann ein System-on-Chip schon ein Betriebssystem aufgespielt haben

IoT - Internet of Things

Was sind die acht softwareseitigen Anforderungen an IoT-Devices?

Was ergibt sich daraus für die Wahl des Betriebssystems?

  • Sparsamer Umgang mit besonders knappen Ressourcen
  • Verwendung spezialisierter Hardwarekomponenten (wichtig beispielsweise für Treiber)
  • Störungsfreier Betrieb über sehr lange Zeiträume
  • Firmware-Upgrade "over the air"
  • Vollständig deterministisches Systemverhalten (man weiß genau, was bei bestimmten Eingaben passiert -> im Gegensatz beispielsweise bei einem Klick unter Windows)
  • Oftmals nur begrenztes Multi-Tasking
  • Harte, weiche oder eventuelle Echtzeitanforderungen
  • Ausschalten des Geräts ohne "Herunterfahren" -> Strom weg

Man nutzt deshaln häufig spezialisierte Betriebssysteme, wenn man überhaupt eins nutzt.

IoT - Internet of Things

Nenne die vier Integrationstiefen gängiger IoT-Bauteile.

Gib jeweils noch ein Bauteil aus jeder Gruppe an.

  • Elementare Bauteile
    • Widerstand, Diode, Transistor
  • Integrierte Schaltkreise
    • Mikroprozessor, Speicherbaustein, Level Shifter
  • vorgefertigte Baugruppen
    • Kameramodul, Display, RFID-Leser
  • Modular einsetzbare Geräte
    • Smart-Home-Komponente, IP-Kamera

IoT - Internet of Things

Welche Anschlüsse gibt es am Raspberry PI?

  1. Mini-USB Stromversorgung
  2. J8 GPIO-Header
  3. Display Serial Interface
  4. Camera Serial Interface
  5. HDMI-Bildschirmanschluss
  6. LAN-Netzwerkanschluss
  7. USB
  8. WiFi, Bluetooth

IoT - Internet of Things

Welche Anschlüsse gibt es am J8 GPIO-Header?

Unterteile diese jeweils noch.

Stromquellen:

  • 5V Power
  • 3.3V Power
  • Ground (Masse)

Digitale Ein-/Ausgänge:

  • GPIO (Schließ an was du willst -> Gerneral Purpuse Input Output)
  • Pulsweitenmodulation
  • asynchron serielle Kommunikation
  • synchron serielle Kommunikation (SPI, I²C)

Keine analogen Ein-/Ausgänge

IoT - Internet of Things

Wie werden eingebettete Computersysteme definiert?

  • Kleine Mikrocomputer
  • es gibt schon einen Gegenstand, der durch eingebetteten Computer cleverer wird
  • Beispiel: Bordcomputer Auto, Funkuhr

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