LED-Cube als IoT Demonstrator

Referenzbericht #2

Warum ein Demonstrator?

Theoretisch verstanden ist noch nicht umgesetzt, denn erst bei der praktischen Umsetzung werden die tatsächlichen Herausforderungen sichtbar. Darum realisieren wir als CSA mit Demonstratoren komplette Durchstiche um Schnittstellen zu klären, Stolpersteine zu identifizieren und Lösungen zu erarbeiten.

Projekt

Unser LED-Cube ist mit IoT-Technologien ausgestattet und bietet eine beeindruckende Kombination aus Technik und Design. Das System besteht aus drei Teilen:

Embedded Hardware
Backend in der Cloud
Webfrontend

Durch die Internetfähigkeit der LED-Cubes können diese zentral konfiguriert, gesteuert und mit Firmware-Updates versorgt werden. Die Schnittstelle zwischen den 8x8x8 RGB-LED Matrix, welche durch ein FPGA angesteuert werden, und dem Backend, bildet das M4MCU-Board mit dem .NET nanoFramework.

Die verwendeten Technologien umfassen

Angular
Node.js
Javascript
HTML / CSS
Azure App Services
Azure Kubernetes Service
Message Broker (MQTT, JSON)
Twin (JSON)
PostgreSQL
.NET 6
RESTful API
Azure Blob Storage
.NET nanoFramework
C#

Technische Details

8 x 8 x 8 RGB-LED Matrix
Stellt Animationen und Texte dar

STM32F427 mit je 8MB externem SDRAM und Flash

Diverse Schnittstellen:
- Ethernet, CAN, ModBus, UART, SPI, RS485
- USB-Host und USB-Device
- SD-Karten

Kommunikation mit M4MCU-Board entkoppelt via DeviceTwin Architektur
MQTT Broker

Device Management
Benutzerauthentifizierung
Microservices Architektur
Deployment auf Azure Kurbernetes Services (AKS)
Azure Blob Storage für die Speicherung von Animationen und Firmware Images

Frontend

Unsere Lösung umfasst ein modernes Frontend, das auf der Angular-Technologie basiert. Dieses intuitive Interface ermöglicht eine einfache Konfiguration und Steuerung des LED-Cubes. Nutzer können über die Applikation verschiedene Einstellungen vornehmen und den LED-Cube effizient steuern, um individuelle Lichtmuster und Effekte zu erstellen.