Разработка программного интерфейса взаимодействия платформы Home assistant и графического фреймворка TouchGFX на базе микроконтроллера STM32

Технологии интернета вещей в последнее десятилетие активно развиваются, что приводит к появлению на рынке новых сопутствующих программных продуктов. Широкое распространение получила платформа Home assistant (HA) – программное обеспечение (ПО), представляющее собой систему управления умным домом. Данная статья посвящена разработке интерфейса взаимодействия между Home assistant и фреймворком TouchGFX, который используется при разработке устройств с графическим интерфейсом на базе микроконтроллеров STM32. Протокол MQTT, использующийся для подключения устройств к центральному серверу в описанной системе, позволяет взаимодействовать с заранее известными устройствами посредством использования уникального идентификатора, который формируется при подключении устройства в систему. Это исключает возможность динамического изменения состава системы (добавления/удаления устройств) без перенастройки всех взаимодействующих узлов. Поэтому было предложено разработать программное расширение стандартной конфигурации HA, которое позволило бы устройствам получать полную информацию о текущем состоянии системы. Для передачи информации об устройствах из динамического массива в графический интерфейс были использованы механизмы очередей операционной системы реального времени, а также шаблон проектирования Модель-Вид-Представитель. Автором предлагается метод, позволяющий оптимизировать работу системы “Умный дом” под управлением ПО Home assistant.

1. Humayed A., Lin J., Li F., Luo B. Cyber-Physical Systems Security – A Survey // IEEE Internet of Things Journal, 2017. V. 4. № 6. P. 1802–1831. https://doi.org/10.1109/JIOT.2017.2703172

2. Tanganelli G., Vallati C., Mingozzi E. Rapid Prototyping of IoT Solutions: A Developer’s Perspective // IEEE Internet Computing, 2019. V. 23. № 4. P. 43–52. https://doi.org/10.1109/MIC.2019.2927202

3. Home assistant. [Электронный ресурс]. URL: https://www.home-assistant.io. [дата обращения 20.02.2022].

4. The MQTT Protocol. [Электронный ресурс]. URL: http://www.mqtt.org. [дата обращения 20.02.2022].

5. İşnas G., Şenyer N. Comparison of TouchGFX and LVGL Embedded Hardware GUI Libraries // Gazi University Journal of Science Part C: Design and Technology, 2021. V. 9. № 3. P. 373–384. https://doi.org/10.29109/gujsc.915163

6. Popić S., Pezer D., Mrazovac B., Teslić N. Performance evaluation of using Protocol Buffers in the Internet of Things communication // International Conference on Smart Systems and Technologies (SST), 2016. P. 261–265. https://doi.org/10.1109/SST.2016.7765670.

7. The ST blog. [Электронный ресурс]. URL: https://blog.st.com/touchgfx/ [дата обращения 20.02.2022].

8. Loskutov I.O. et al. Investigation of Operating System Influence on Single Event Functional Interrupts Using Fault Injection and Hardware Error Detection in ARM Microcontroller // International Siberian Conference on Control and Communications (SIBCON), 2021. P. 1–4. https://doi.org/10.1109/SIBCON50419.2021.9438916.

9. Esbai R., Erramdani M. Model-to-model transformation in approach by modeling: From UML model to Model-View-Presenter and Dependency Injection patterns // 5th World Congress on Information and Communication Technologies (WICT), 2015. P. 1–6. https://doi.org/10.1109/WICT.2015.7489648.