Onion Omega2



Dość dawno temu (rok?) na rynku pojawił się moduł o nazwie Onion Omega. Kosztował niecałe 20 dolarów, oparty był o znany nam SoC Atheros AR9331 i przeznaczony był dla projektów IoT. Nie jest on już dostępny, ale na podstawie zebranych doświadczeń firma Onion ogłosiła w wakacje 2016r kampanię crowdfundingową na produkcję nowych modułów o nazwie Onion Omega2. Pierwotnie autorzy chcieli zebrać 440 tysięcy dolarów na rozpoczęcie produkcji ale ostatecznie kwota przekroczyła sumę 670 tysięcy. I jako jeden z niewielu projektów doczekał się ostatecznej realizacji, oddając w ręce użytkowników dwa moduły - Onion Omega2 oraz Onion Omega2+ (nazywany czasami słownie "Plus"), różniące się ilością dostępnej pamięci.

Ideą projektu jest udostępnienie modułu zawierającego układ SoC, wyposażonego w interfejs bezprzewodowy WiFi oraz szereg pinów z magistralami do podłączenia innych płytek czy modułów. Producent udostępnia kilka kart rozszerzeń, a z powodu otwartości projektu nie ma problemów z zaprojektowaniem własnych modułów czy systemów w których Omega mogła by być zastosowana. Oczywiście całość uzupełnia odpowiednie oprogramowanie dające przedsmak możliwości wykorzystania tych układów. Moduły można łączyć w stos (czyli "na kanapkę"), dzięki czemu sami tworzymy sprzęt którym będziemy używać do zabawy czy pracy.



Oprogramowanie

Omegę kontroluje zmodyfikowany system bazujący na LEDE (wydanie w zależności od wersji). Producent wykorzystał otwarty system jako podstawę, wymieniając otwarte sterowniki na własnościowe Mediateka oraz wprowadzając szereg zmian: pojawiło się nowe gui, system automatycznych aktualizacji, dostęp do "chmury" - umożliwiającej dostęp do urządzenia z dowolnego miejsca na świecie - oczywiście jeżeli to urządzenie jest podłączone do sieci czy zestaw programów pomocniczych kontrolujących większość elementów Omegi. Dla tych którzy obawiają się takich "wynalazków" - dostępne jest także "czyste" LEDE, zawierające tylko sterowniki opensource. Osoby znające OpenWrt czy LEDE nie będą miały problemu z odnalezieniem się w systemie, dla wszystkich pozostałych - dostępna jest obszerna dokumentacja zwierająca zarówno podstawy (jak podłączyć, jak uruchomić, jak się zalogować) jak i bardziej zaawansowane szczegóły (opis sprzętu i funkcji bibliotecznych).





Rozpoczęcie zabawy

Idea projektu to moduł bazowy (Omega2) który wkładamy do stacji bazowych (ang. dock). Jeżeli kupiliśmy taki zestaw to po prostu wkładamy jedną płytkę w drugą pamiętając o odpowiednim ułożeniu pinów (!) i podłączamy zasilanie przez podłączenie kabla USB do komputera lub do ładowarki od smartfonu. Jeżeli mamy samą Omegę - wystarczy do odpowiednich pinów podłączyć zasilanie 3.3V (nie 5V). Po dłuższej chwili wypełnionej miganiem diody urządzenie powinno być gotowe do użytku. Jeżeli dodatkowo posiadamy moduły rozszerzeń i odpowiedni dock - można złożyć ze sobą kilka elementów.

Pierwsza sprawa - sieć wifi. Wybieramy w komputerze sieć o nazwie Omega-XXXXXX, gdzie XXXXXX to sześć znaków z mac adresu wydrukowanego na samym module. Domyślne hasło sieci to 12345678. Po podłączeniu wchodzimy na stronę http://omega-XXXXXX.local (podmieniamy oczywiście XXXXXX na odpowiedni ciąg znaków) lub bezpośrednio na adres http://192.168.3.1. Pojawi nam się kreator, który w kilku krokach prowadzi nas przez konfigurację systemu. Domyślny login i hasło to odpowiednio: root i onioneer.
Jednym z kroków to wybór istniejącej sieci WiFi - dzięki czemu moduł będzie pełnił funkcję routera z natem (on łączy się do znanego wifi my zaś do modułu dzięki czemu mamy dostęp i do modułu i do internetu) oraz rejestracja urządzenia w "chmurze" Onion. Ten ostatni krok można pominąć. Jeżeli z jakiegoś powodu nie działa wizard graficzny - można wykonać poszczególne etapy konfiguracji wykonując odpowiednie polecenia.

Wizard wykonuje też ważny etap - aktualizację oprogramowania. W każdej wersji pojawiały się mniej lub bardziej dokuczliwe błędy, więc najlepiej zaktualizować od razu oprogramowanie do ostatniej dostępnej wersji. Jeżeli chcemy wykonać ręcznie aktualizację - można wykonać to poleceniem oupgrade:



Oprogramowanie udostępnia kilka "aplikacji", niektóre dostępne są po zainstalowaniu, jeszcze kilka będzie dostępnych jeżeli zintegrujemy Omegę z chmurą.



Tak przygotowany moduł jest dostępny do dalszej pracy i zabawy, ale zanim cokolwiek z nim zrobimy, należy omówić cześć sprzętową projektu.

Omega 2 i Omega 2+

Moduły te różną się tylko ilością zastosowanej pamięci, dostępnością czytnika kart microSD oraz oczywiście ceną. Same moduły udostępniają:

- system oparty o SoC MediaTeka MT7688, jednordzeniowy, 32bitowy, taktowny zegarem 580MHz
- 64MB (Omega2) lub 128MB (Omega2+) pamięci RAM
- 16MB (Omega2) lub 32MB (Omega2+) pamięci Flash
- interfejs radiowy 802.11b/g/n
- wbudowana antena WiFi z możliwością podłączenia zewnętrznej
- do 15 linii GPIO
- 1x czytnik kart microSD (Omega2+)
- wyjścia interfejsów:
- 1x USB 2.0
- 2x PWN
- 2x UART
- 1x I2C
- 1x I2S
- 1x SPI





Moduł zasilany jest napięciem 3.3V, a zużycie mocy wynosi na poziomie 0.6W wg producenta. Skonfigurowana Omega2+, podłączona do WiFi z jednym klientem podłączonym do niej, wpięta do Expansion Docka i zasilana przez USB wykazywała zużycie na poziomie 110 - 130 mA. Czyli mniej więcej zgodnie z danymi producenta.

Omega posiada oznaczenia FCC i CE. Rozmiarem też jest mała - 1/4 popularnego Raspberry Pi.

Sprzętowo nie odbiega zbytnio do specyfikacji popularnych routerów dostępnych na rynku; należy zauważyć dostępność wielu różnych magistral, dzięki czemu można podłączyć moduły wykonawcze. Uważny czytelnik szybko może zauważyć, że z samym modułem niewiele da się zrobić - jest to "golas" podobnie jak układ scalony przed kilkudziesięciu lat - praktycznie same nóżki. Co prawda można podłączyć zasilanie i używać tylko interfejsu wifi, ale zapewne nie po to go kupowaliśmy. Więc aby komfortowo rozpocząć zabawę potrzebujemy "stacji dokującej" oraz dodatkowych modułów rozszerzających funkcjonalność.



Expansion Dock

Dock zawierający złącze rozszerzeń (wyprowadzone są tam gpio, usb, ethernet, różne magistrale), pełen port USB 2.0, złącze zasilania microUSB pełniące również rolę portu szeregowego, przycisk reset oraz przełącznik zasilania. Jako dodatek znalazła się tam też dioda RGB sterowana niezależnymi liniami GPIO. Każdy kolor można niezależnie włączyć lub wykorzystać PWM aby sterować jasnością świecenia.

Breadboard Dock

Moduły Omega2/2+ niestety mają rozstaw nóżek 2mm (nie 2.54mm), co uniemożliwia wpięcie ich bezpośrednio w popularną płytkę prototypową (ang. breadboard). Producent modułów przewidział taką sytuację i przygotował płytkę bazową o nazwie Breadboard Dock.



Sam dock nie jest zbyt rozbudowany - zawiera tylko przejście z 2mm na 2.54mm, dzięki czemu można łatwo wpiąć Omegę w płytkę. Do tego jest port microusb, który wraz z przetwornicą 5V -> 3.3V służy do zasilania Omegi oraz przycisk reset. Brak jest za to portu szeregowego. Przetwornik ma ograniczoną wydajność (do 800mA), ale w przypadku prototypownia nie ma to znaczenia - zasilanie i tak zapewne doprowadzamy z zewnątrz.
Na wielki plus należy zaliczyć opisanie pinów - nie trzeba szukać po dokumentacji który pin jest czym - mamy to ładnie nadrukowane. Kolejność pinów jest identyczna jak w samej Omedze.

Ethernet expansion

Jak już zostało wspomniane - do rozpoczęcia pracy z Omega2 wystarczy samo zasilanie modułu. W bardziej zaawansowanych projektach możemy potrzebować także zwykłego przewodowego ethernetu - np. do podłączenia NAS czy do połączenia z istniejącą siecią LAN. Z pomocą przychodzi tu Ethernet expansion, który nie jest dockiem do Omegi a płytką rozszerzeń - czyli wymaga jednej z płytek bazowych ze złączem rozszerzeń. Należy pamiętać że domyślnie ethernet nie jest potrzebny i nie jest obsługiwany przez Omegę - należy ręcznie odpowiednio zmienić konfigurację sieci aby działał tak jak tego oczekujemy.
Sam moduł zawiera tylko port RJ45 wraz z transformatorem separującym, jest tylko fizycznym zakończeniem linii wyprowadzonych z Omegi i nie wprowadza żadnych dodatkowych funkcjonalności.

Oled expansion

Moduł zawierający wyświetlacz OLED przekątnej 0.96" i rozdzielczości 128x64 pikseli - ten sam model często wykorzystywany przy projektach Arduino czy z wykorzystaniem ESP8266. Podstawowe oprogramowanie umożliwia wyświetlenie tekstu lub obrazka na ekranie. Dokumentacja zawiera zaś opis działania wyświetlacza i opis bibliotek aby można było wykorzystać go do własnych celów.



Projekt udostępnia gotowy program do obsługi wyświetlacza:



Inne moduły

W sprzedaży można znaleźć także inne moduły (które są zwykle obsługiwane przez oprogramowanie):

- Power dock

Jest rozszerzeniem idei Expansion Dock i zawiera dodatkowo układy do ładowania i kontroli akumulatora 3.7V LiPo (dołączanego przez 2 pinowe złącze JST-PH). Dock nie jest wyposażony w układ interfejsu szeregowego, zawiera za to cztery diody LED jako wskaźnik naładowania baterii.

- Mini dock

Jak nazwa sugeruje - jest to Expansion Dock pozbawiony samego... złącza expansion. Jeżeli nie korzystamy z dodatkowych modułów rozszerzeń i wystarczy nam tylko port USB, interfejs szeregowy i złącze do zasilania Omegi - to ten dock jest dla nas. Rozmiarowo jest wielkości samej Omegi, więc całość stanowi dość zgrabną całość.

- Arduino dock

Dock jest wariacją na temat Arduino Uno R3 - zawiera mikrokontroler ATmel ATmega328P, a dzięki Omedze można bezprzewodowo łączyć się z modułem i z poziomu jej poziomu programować Arduino.

- Relay expansion

Zestaw 2 przekaźników sterowanych za pomocą magistrali I2C o zmiennym adresie, służy do realizacji programowych wyłączników. Przekaźniki przystosowane są do przełączania napięcia 220-250V, ale odbiornik nie powinien pobierać więcej niż 60W.



- PWM expansion

Płytka zawierająca 16 niezależnych kanałów PWM. Przeznaczona do sterownia silników, serwomechanizmów czy kontroli natężenia LED. W sam raz do budowy robota...



- GPS expansion

Nie jest to pytka rozszerzeń w takim znaczeniu jak pozostałe - jest to zwykły moduł GPS na złączu usb, z tego tego powodu do działania potrzebuje docka z takim złączem - wystarczy np. minidock.

- Proto Expansion

Nic innego jak zwykła płytka drukowana przeznaczona do realizacji własnych projektów.



Ponieważ urządzenie dysponuje także magistralą I2C, to istnieje możliwość dołączenia dowolnych modułów/czujników/sensorów korzystając z tej magistrali. Na Kickstarterze został pokazany przykład firmy ControlEverything, która udostępnia szereg innych czujników - temperatury, wilgotności, akcelerometru, żyroskop, oświetlenia, ciśnienia, gazów czy konwerterów A/D i D/A. Inne firmy oferują np. moduły audio wykorzystujące magistralę I2S czy moduł 3G.

Dokumentacja

Dostępna jest na stronie projektu: https://docs.onion.io/omega2-docs/index.html. I tu należy się pochwała - mało projektów ma tak dobrze zrobioną dokumentację. Obejmuje ona chyba wszystko co trzeba - od wytłumaczenia jak zacząć, po przez opis płytek, sposobu ich użycia a kończąc na użyciu poszczególnych bibliotek. Jeżeli ktoś jest początkujący - polecam najpierw zajrzeć do dokumentacji. A ci bardziej zaawansowani - znajdą tam po prostu całą potrzebną wiedzę zgromadzoną w jednym miejscu.

Zastosowanie

Nie ma co ukrywać - Omega2 nie jest routerem. Choć oczywiście jeżeli ktoś skonstruuje odpowiedni dock ze switchem i hubem usb to może taką rolę pełnić. Po dołożeniu Power dock można także wykorzystać Omegę jako router dla modemu USB, ale nie jest to jej pierwotnym zastosowaniem.
Większe pole do popisu znajdziemy na polu powszechnego obecnie IoT - jako jednostkę centralną lub wykonawczą różnych urządzeń. Można zastosować do tego celu Arduino, ale należy pamiętać że mamy tu do dyspozycji prawie zwykłego linuksa w postaci OpenWrt/Lede - więc mamy do dyspozycji dziesiątki programów i bibliotek do wykorzystania, które było by trudno napisać lub wykorzystać na platformie Arduino. Ponieważ to linux - na Omedze można wykorzystać programy pisane w C, skrypty shellowe, programy pisane w Pythonie, PHP, Ruby a także Nodejs. System bazujący na LEDE udostępnia także repozytoria z licznym zestawem pakietów instalowanych przy pomocy opkg. Jeżeli to by było jeszcze mało - Omegę można podłączyć pod usługę Blynk i tym samym prosto "pisać" programy na smartfona sterujące układem.

Zaczynamy? Dla przykładu klasyk elektroniki - zapalenie diody LED. W samym module Omega2 dostępna jest pomarańczowa dioda LED sygnalizująca stan pracy (miga - system uruchamia się, świeci na stałe - system uruchomiony). Można ją wykorzystać także do własnych celów:



czy



Pokazane przykłady można uruchomić bezpośrednio w terminalu, uruchamiając przez stronę www odpowiednią aplikację. Jeżeli mamy Expansion dock to mamy dostęp do trójkolorowej diody LED. I tu mała niespodzianka - w module który mam nie działa niebieska dioda LED. Nie wiem czy to wada konstrukcyjna całego docka czy akurat egzemplarza którym się bawię, ale dioda niebieska nie działa.

Do sterowania diodą można wykorzystać wbudowany program expled:



i spróbować zapalić na raz wszystkie diody:



Poszczególne wartości hex odpowiadają za poziom jasności, czyli:
expled 0xff0000 -> czerwony
expled 0x00ff00 -> zielony
expled 0x0000ff -> niebieski
expled 0xff00ff -> fioletowy
expled 0xffff00 -> żółty

itd.

Można zrobić to także "ręcznie":



GPIO 15, 16, 17 odpowiada odpowiednio za kolor niebieski, zielony i czerwony, aktywnym staniem jest stan niski.

A może zrobić to za pomocą nodejs? Uruchamiamy aplikację terminal, wpisujemy:



Otwieramy aplikację Edytor, tworzymy nowy plik np. testrgb.js w katalogu /root o następującej zawartości:



Następnie przełączamy się na terminal i wykonujemy z konsoli:



I powinny zaświecić nam się poszczególne diody.

Oczywiście zespół Onion zatroszczył się o obsługę pozostałych elementów systemu przez nodejs:



Tak samo jak dostępne są biblioteki dla C



oraz pythona, rozszerzenia dla ubus (shell) itd, których opisy można znaleźć w dokumentacji. Możliwości programowania jest naprawdę dużo i każdy powinien znaleźć coś odpowiedniego dla siebie.

Ceny

W wakacje 2016r, w momencie rozpoczęcia kampanii na Kickstarterze, Omega2 była reklamowana jako "$5 Linux Computer z Wi-Fi, zrobiony dla IoT". I faktycznie cena za samą Omegę2 wynosiła 5 dolarów oraz 9 dolarów za Omegę2+. To znacznie mniej niż za pierwszy projekt Omegi (19 dolarów), ale jak już wiemy - do komfortowej pracy i zabawy trzeba zaopatrzyć się jeszcze w jakiś dock czy karty rozszerzeń.

Obecnie ceny w sklepie Onion (czerwiec 2017r) to 6 dolarów za Omegę2 i 9 dolarów za Omegę2+. Mini dock, Power dock lub Expansion dock to wydatek kolejnych 15 dolarów, tak samo jak za moduł Ethernetu. Dock do płytki prototypowej to 10 dolarów. Do ceny oczywiście należy jeszcze doliczyć koszty wysyłki oraz ew. lokalne podatki.

W Polsce jest kilku dystrybutorów tego sprzętu, jednym z nim jest Konsorcjum ATS z Radomia. Koszt samej Omegi2 zaczyna się od ok. 49zł, Omega2+ wraz z Expansion dockiem - ok 110zł. Na tym samym procesorze oparty jest układ MediaTek LinkIt Smart 7688, jednakże cena samego modułu zaczyna się od ok 100zł...

Czas na małe podsumowanie

Na plus - świetna dokumentacja, dostępność wielu różnych docków, kilku modułów rozszerzeń, ładne gui i dostępne przykładowe aplikacji zarządzające całym ekosystem. Do tego odpowiednia "chmura" (jakże na czasie) pozwalająca na zdalne kontrolowanie urządzenia. W miarę często aktualizowane oprogramowanie naprawiające błędy, dostępność czystej wersji systemu LEDE.

Na minus - rozstaw nóżek 2mm wymuszający stosowanie odpowiedniego docka, dość duże ceny samych docków i modułów rozszerzeń w stosunku do samej Omegi.

Omega2 nie jest jednym modułem IoT dostępnym na rynku. Dostępny jest wspomniany MediaTek LinkIt Smart 7688, spotyka się także moduły oparte na innych układach SoC - np. GL-M9331 (Domino) od GLI/GL Tech, a wiele lat przed Omegą dostępny był Propox MMnet1001 (choć wtedy jeszcze nikt nie nazywał tego IoT). Sama idea budowania systemu modułów nakładanych na siebie też nie jest nowa - stosuje go chociażby Wemos w swojej serii urządzeń opartych o ESP8266. Ale Onion ładnie połączyło moduły, gamę kart rozszerzeń, zrobili przyjazne oprogramowanie, całość wystawili publicznie, udostępnili odpowiednią dokumentację i tym samym zrobili to tak jak powinno się robić - przynajmniej wg mnie. Wg innych zapewne też, tym bardziej wg osób które sfinansowany projekt na Kickstarterze.
Omega2 nie jest wyposażona w wiele funkcji "multimedialnych" - nie ma HDMI, nie ma wejścia kamery (chyba że podłączony przez USB, ale niezbędny jest odpowiedni dock), nie ma obsługi wyświetlacza LCD (można podłączyć wspomniany OLED lub posłużyć się wyświetlaczem wykorzystującym magistrale I2C lub SPI). Ma też ograniczony rozmiar pamięci Flash oraz RAM co dość determinuje jej przeznaczenie - raczej jako urządzenie do obróbki danych i sterowania niż kombajn do multimedii podłączany do telewizora. Więc jeżeli obrzydło Wam Raspherry Pi, to czemu nie dać szansy czemuś innemu?

Sponsor

Sprzęt do testów dostarczyła firma ATS, producent rozwiązań do kontroli i zbierania danych przez sieć internet pod marką Tinycontrol. Dystrybutor wielu rozwiązań technicznych dla fotowoltaiki, oświetlenia LED oraz sensorów i komputerów jednopłytkowych.
Seria Omega2 znajduje się w sprzedaży pod tym linkiem: http://www.ledats.pl/pl/274-omega

Przydatne linki

Dokumentacja: https://docs.onion.io/omega2-docs/index.html
Repozytorium źródeł: https://github.com/OnionIoT
Społeczność skupiona wokół Onion: https://community.onion.io/

Dobra recenzja.

W zeszłym tygodniu dostałem swoją Omegę 2+ z kampanii na Indiegogo. Rozstaw pinów faktycznie niefortunny. Czekam na Expansion Docka, więc zabawa się dopiero rozpocznie.

Jak dostaniesz to sprawdź czy ta LED niebieska się świeci.

Poprawka to Power Dock z możliwością ładowania baterii LiPo. Dioda się pali.

Fajny artykuł. Mam gołą omege od kilku miesięcy jednak nie wyjęta nawet specjalne z pudełka. Nie kupiłem żadnego docka i nie wiedziałem że soft jest wrzucony i wystarczy podpiąć zasilanie po pinach i wstanie. Widzę nawet że da radę połączyć się po dot1.x Chyba czas zacząć zabawę. thx

Na rynku pojawiły się moduły Omega2S i Omega2S+ którą są po prostu omegami dla OEM, modułami pozbawionymi pinów i przeznaczonymi to wlutowania na płytkę: ANNOUNCING THE OMEGA2S oraz Onion Omega2S and Omega2S+ Linux WiFi Modules Launched for OEMs

Już wcześniej widziałem ten moduł w kilku produktach:
https://fccid.io/document.php?id=3464566
https://www.kickstarter.com/projects/so ... munication

OT: ten sonnet z meshem, wbudowaną baterią i panelem jest całkiem całkiem pomysłem...