EMB_87

EMBEDDED 87 • FEBBRAIO • 2023 40 questo protocollo è la crittografia broadcast con la quale il messaggio crittografato può essere inviato a più dispositivi. Le fasi principali di questo algoritmo sono quattro. La fase di configurazione dove editori e abbonati si registrano pres- so il broker e ottengono anche una chiave master segreta in base all’algoritmo di generazione della chiave scelto dallo sviluppatore. La seconda fase è la crittografia che viene eseguita dopo la pubblicazione dei dati per crittografare i dati stessi. Con la terza fase, la pubblicazione, i dati vengono pubblicati e inviati all’abbonato. La fase finale è la decrittografia per decrittografare i dati utilizzando la chiave master segreta. E’ da rilevare che non esiste un algoritmo standardizzato per la generazione e la crittografia delle chiavi. La scheda di sviluppo ESP32 La scheda di sviluppo DevkitC di Espressif è costituita dal modulo ESP-WROOM-32D. Il modulo ESP32 integrato nella scheda di sviluppo, fa par- te della serie di microcontrollori su chip a basso consumo e basso costo. E’ dotato di funzionalità integrate wireless Bluetooth e Wi-Fi. È particolarmente idoneo a fornire versatilità e affidabilità in un gran numero di applicazioni IoT. Esistono molte ver- sioni del chip ESP32 disponibili sul mercato. Tuttavia, la funzionalità di tutti i pin GPIO è la stessa in tutte le schede di sviluppo con l’ESP32. Per fare chiarezza su come utiliz- zare i pin GPIO, quale pin GPIO può essere utilizzato come pin di ingresso-uscita digitale, quale pin GPIO può essere utilizzato per le comunicazioni o come pin analogico o digi- tale, riteniamo utile riportare nella figura 2 la disposizione e le funzioni dei pin dell’ESP32. La connettività dell’ESP32 Le principali funzionalità di comunicazione wireless inte- grate nel modulo ESP32 sono il WiFi e il Bluetooth, men- tre le funzionalità di comunicazione cablate che consentono all’ESP32 di collegarsi ad altri moduli ESP32, microcontrol- lori, schede o sensori , sono le periferiche I2C, I2S, UART, SPI, Interfaccia MAC Ethernet, CAN 2.0 e IR. In dettaglio, l’ESP32 dispone di due canali di comunicazio- ne I2C e due I2S. Le interfacce seriali I2C possono essere configurate in mo- dalità master o slave standard o ad alta velocità. L’I2S è una tecnologia di comunicazione meno conosciuta. E’ un proto- collo di comunicazione su bus seriale come l’I2C ma, in ge- nere, viene utilizzato per il collegamento di dispositivi audio digitali. Sono disponibili anche tre canali di comunicazione seriale SPI operativi con frequenza di clock fino a 80 MHz. L’ESP32 dispone anche di tre interfacce seriali UART, un’interfaccia MAC Ethernet per la connessione ad una rete Ethernet loca- le, un bus CAN (Controller Area Network bus) generalmente utilizzato per le comunicazioni tra microcontrollori e dispo- sitivi nelle applicazioni automotive. Infine, è integrata anche un’interfaccia IR per le comunicazioni seriali a infrarossi. Nello schema a blocchi funzionale di figura 3 sono mostrati i blocchi funzionali di comunicazione su descritti integrati nell’ESP32. Il Ricevitore a 2,4 GHz Il ricevitore a 2,4 GHz demodula il segnale RF a 2,4 GHz ricevuto in segnali in banda base e li converte in segnali digitali mediante due ADC ad alta risoluzione e ad alta velocità. Per adattarsi alle condizioni variabili del canale del segnale, sono integrati nel chip filtri a RF, circuiti di controllo automatico del guadagno (AGC), circuiti di cancellazione dell’offset in CC e filtri in banda base. Il Trasmettitore a 2,4 GHz Il trasmettitore a 2,4 GHz trasmette il segnale portante RF a 2,4 GHz modulato in quadratura dal segnale in banda base contenente l’informazione e pilota l’antenna mediante un amplificatore RF ad alta potenza. L’utilizzo della calibrazio- ne digitale migliora ulteriormente la linearità dell’amplifi- catore di potenza consentendo prestazioni ottimali fino a ad una potenza di +20,5 dBm per trasmissioni 802.11b, e +18 dBm per trasmissioni 802.11n. Fig. 3 – Schema a blocchi funzionale del modulo ESP32 HARDWARE | COMMUNICATION PROTOCOLS