Портфолио

Кейсы

Проекты Binary Devices: задача, архитектура, ограничения и принятые решения. Материал для технической встречи.

Энергетика · зарядка

Платформа DC-зарядных станций 30–160 кВт

Аппаратно-программная платформа для линейки DC-зарядных станций Edison. Один программный контур для станций разной мощности и конфигурации портов.

Контекст

DC-зарядная станция — комплект узлов: управление сессией, силовые преобразователи, контакторы, контроль изоляции, климат шкафа, учёт энергии.

Линейка Edison охватывает диапазон примерно от 30 до 160 кВт. Конфигурации отличаются числом портов, составом модулей и поддерживаемыми стандартами подключения электромобиля.

Станция должна работать как изделие в шкафу: сервисный доступ к каждой плате ограничен, а обновление ПО и персонализация нужны и на линии сборки, и на объекте.

Полевые ограничения Модули стоят в собранном шкафу; демонтаж для прошивки через ST-Link на каждой плате неприемлем. Нужны единая внутренняя шина, полевой OTA и повторяемая персонализация (серийный номер, тип станции, ревизия платы) на производстве.

Инженерная задача

Единая архитектура для станций разной мощности без отдельных вариантов прошивок.
Параллельная поддержка GB/T и CCS.
Безопасное управление силовой коммутацией и распределение мощности между портами.
Полевое обновление модулей без демонтажа и без ST-Link на каждой плате.
Повторяемая персонализация модулей на производстве.

Архитектура

Станция собрана как набор специализированных модулей. Главный контроллер координирует узлы; состав модулей задаёт конфигурацию станции.

Для независимых модулей нужна единая шина с общей моделью данных. Разработан прикладной протокол EDCAN на CAN 2.0B Extended: регистры, опрос телеметрии, диагностический LOG. Главный контроллер на STM32F107 — координатор шины.

Главный контроллер координирует модули по EDCAN. OTA идёт по той же шине.

Ключевые решения

EDCAN — шина на регистрах

Единая карта регистров (2048 байт, 256 узлов) для координации 15+ модулей и OTA-туннеля XCP.

Два CAN на F107

CAN1 — к электромобилю (GB/T, 250 kbps), CAN2 — внутренняя EDCAN, 125 kbps. Разделение протокола зарядки и координации станции.

OpenBLT OTA по EDCAN

Полевое обновление всей станции по CAN без ST-Link. Единый ConfigBlock @ 0x08007800 для 24 аппаратных ревизий.

CCS: MCU + Linux Everest

IEC 61851 Control Pilot на MCU с жёсткими таймаутами; ISO 15118 — на Linux-хосте. Разделение слоя с жёсткими сроками и слоя протоколов.

Контроллер контакторов с аварийным сбросом

Потеря EDCAN >1 с → сброс запроса мощности; пауза 200 ms в группе; маски запрещённых комбинаций против коротких замыканий.

Реализация

GB/T и CCS вынесены в отдельные модули. Для GB/T полный протокол GB/T 27930, включая J1939 Transport Protocol, реализован на MCU.

Силовая коммутация — в контроллере контакторов с логикой аварийного сброса. Распределение мощности между портами — на главном контроллере (FSM с гистерезисом 2 с против дребезга переключений).

OTA на OpenBLT: транспорт XCP поверх EDCAN. Для линии сборки и сервиса — инструмент для ПК: персонализация ConfigBlock и прошивка (ST-Link + CAN).

Инженерные задачи

Согласовать жёсткие сроки силовой части и протоколов зарядки с полевым сопровождением. GB/T и CCS имеют разные требования; коммутация требует жёстких таймаутов — один MCU не покрывает все задачи.

Единый OTA для многих ревизий плат: схема размещения во flash и ConfigBlock общие для модулей. ISO 15118 вынесен на Linux; MCU остаётся на слое с жёсткими сроками и явными таймаутами.

Зона ответственности

В проекте:

lib_EDCAN — протокол шины ED_Bootloader F107/F072 CS60DC_STM — главный контроллер GbTModuleSW — GB/T 27930 RelayControllerFW CCS modules — CP, EDCAN Инструмент прошивки bootloader

CCS / Everest-интеграция

Результат

Программная платформа для станций разной мощности в рамках одной линейки. Модули обновляются и персонализируются в составе изделия. Один протокол внутренней шины и единый OTA упрощают сопровождение парка конфигураций.

Технологии

STM32F107 · F072
EDCAN · CAN 2.0B
GB/T 27930 · J1939
CCS · IEC 61851
ISO 15118 / Everest
OpenBLT · XCP
Modbus
OCPP 1.6
Electron (flasher)

Автоматизация · IoT

Платформа электронных замков для ячеек хранения

Распределённая система управления шкафами и постаматами: ячейка, концентратор и шлюз к SCADA или облаку.

Контекст

Автоматизированный шкаф хранения — сеть ячеек с электронным замком, индикацией, доступом по карте и, при необходимости, зарядкой устройств внутри ячейки.

Оператор или внешняя система должна видеть занятость и управлять парком удалённо. Масштаб растёт от одного шкафа до сети точек.

Ячейки стоят в установленных шкафах: физический доступ к каждой плате для прошивки дорог.

Полевые ограничения Прошивка через разборку шкафа неприемлема. Нужен OTA по полевой шине, единая карта регистров при росте числа ячеек и хабов, локальный доступ по NFC при обрыве связи с облаком.

Инженерная задача

Масштабирование от одной ячейки до парка шкафов.
NFC-доступ, удалённое открытие, учёт занятости.
Зарядка в ячейке с учётом общего бюджета мощности.
Обновление прошивок без разборки шкафа.
Интеграция с верхним уровнем по Modbus TCP.

Архитектура

Парк ячеек нельзя вести с одного контроллера: замок, NFC и зарядка — локально; групповая координация и внешняя интеграция — на верхних уровнях.

Трёхуровневая схема: контроллер ячейки (SmartLock), концентратор Slave-LB24 на группу до 24 ячеек, шлюз к SCADA/облаку по Modbus TCP.

Хабы соединяются цепочкой на главной RS-485 — сеть растёт добавлением уровней.

Ключевые решения

Modbus как единая полевая шина

RTU от замка до хаба, TCP в облако. Шина с несколькими устройствами для SCADA; единая карта holding-регистров на всех уровнях.

Slave-LB24 — хаб с двумя Modbus

Нижний уровень: RTU master, до 24 ячеек. Верхний: RTU slave и TCP-сервер на W5500 без RTOS/lwIP. DMA-пакеты до 512 B на приём и передачу сокета.

LB-BootLib — собственный OTA

Единая схема flash: boot 16 KB, страница config, приложение и заголовок прошивки с CRC32. FC 0x50–0x53, ретрансляция по цепочке хабов.

Локальная модель NFC

Привязка карты к замку по UID MCU и локальному ключу. Доступ сохраняется при обрыве связи с облаком.

Бюджет мощности на хабе

Распределение лимита мощности между активными ячейками; задержка отключения USB-PD 6 с при перегрузке.

Реализация

Контроллер ячейки на STM32F103: NFC (CR95HF, MIFARE Classic / Plus), электрозамок, индикация WS2812, USB-PD через SW3528. Связь с хабом — Modbus RTU по RS-485.

Slave-LB24 опрашивает до 24 ячеек и отдаёт состояние наружу по Modbus TCP через Ethernet (W5500). Хабы соединяются цепочкой — сеть растёт добавлением уровней.

OTA: bootloader и LB-BootLib с единой схемой flash. Кадры обновления передаются с верхнего уровня на ячейку через хаб (ретрансляция по RS-485). Инструмент на ПК — lbtool.py.

Инженерные задачи

Единая карта регистров при росте числа ячеек и хабов. Если каждый уровень использует свою карту регистров, сопровождение сети усложняется.

OTA по цепочке хабов: на время обновления останавливается опрос, нужны таймауты выхода из режима ретрансляции (10 с) и единый формат заголовка прошивки.

NFC без связи с облаком: привязка карты работает локально и не мешает централизованному управлению, когда связь есть.

Зона ответственности

В проекте:

LB-SmartLock — прошивка ячейки Slave-LB24 — хаб и Modbus TCP LB-BootloaderF1 LB-BootLib — схема flash lbtool — OTA с ПК

Результат

Контур с единой картой регистров, конфигурации и обновления для небольшого шкафа и развёрнутой сети точек. Ячейки обновляются по полевой шине; верхний уровень видит парк через Modbus TCP.

Технологии

STM32F103
Modbus RTU · TCP
RS-485
W5500 Ethernet
NFC · CR95HF
MIFARE Classic / Plus
USB-PD · SW3528
OTA по Modbus
CH32V003 (PD_Charger)

Промышленность · измерения

Автономный мониторинг целостности проволоки

Батарейный многоканальный 4-wire омметр для длительного контроля целостности проводников на объекте.

Контекст

Устройство контролирует целостность проволоки или кабельных трасс: периодически измеряет сопротивление каналов и фиксирует обрыв.

Типичное применение — автономные точки без постоянного внешнего питания и без частого выезда для обслуживания.

WireSensor2 расширяет линейку до 16 каналов с тем же принципом работы.

Энергетический бюджет Измерительный тракт нельзя держать включённым постоянно — батарея разрядится слишком быстро. Устройство большую часть времени в режиме ожидания; аналоговая часть включается только на время скана.

Инженерная задача

Многоканальный контроль (в WireSensor2 — 16 каналов).
Устойчивое определение обрыва в шумных условиях измерения.
Длительная автономная работа от батареи.
Понятная полевая индикация состояния каналов.
Адаптивный режим при массовых обрывах.

Архитектура

Непрерывно держать измерительный тракт включённым нельзя. Устройство спит и по расписанию включает аналоговую часть, сканирует каналы, фиксирует обрыв.

Состояние сохраняется в резервных регистрах RTC; индикация — WS2812. При множественных обрывах интервал пробуждения сокращается.

Цикл: сон → пробуждение → измерение → индикация → снова ожидание. Резервное состояние в RTC DR2.

Ключевые решения

Ожидание и пробуждение по RTC

Пробуждение раз в ~30 мин по RTC; питание аналоговой части включается только на время скана. Расчётный срок автономии — порядка 5 лет.

Целочисленное измерение 4-wire

Окно 20 ms, 100 пар V/I, прореживание и медиана. Расчёт через VREFINT без float в критическом участке — быстрый скан, низкий расход.

MUX 16:1

Масштабирование с 2 до 16 каналов без линейного роста времени скана. ~320 ms на полный проход 16 каналов.

Адаптивное пробуждение

При числе обрывов ≥ 8 — сон ~2 мин; в штатном режиме — 30 мин. Учащённый контроль при массовых обрывах без постоянного включения тракта.

Реализация

WireSensor2 на STM32L071: 16 каналов через аналоговый мультиплексор. Сопротивление — метод 4-wire: ток и напряжение измеряются раздельно.

Оконная выборка с медианной фильтрацией; расчёт целочисленный. Калибровка опирается на VREFINT. Между циклами — режим ожидания, состояние в резервных регистрах RTC.

Индикация: 6× WS2812 (2 проволоки на LED). Для отладки — RS-485. Самопроверка на эталонных каналах 6, 7, 14, 15.

Инженерные задачи

Точность измерения против бюджета батареи. Увеличение времени усреднения улучшает устойчивость, но увеличивает расход энергии. Фиксированное окно 20 ms с медианой — компромисс: быстрее скан, ниже расход, приемлемая устойчивость к выбросам.

Масштабирование 2 → 16 каналов: старый алгоритм с ожиданием LPF давал неприемлемое время скана. Мультиплексор и переработанный измерительный цикл сохранили автономность.

Зона ответственности

В проекте:

WireSensor — прошивка WireSensor2 — прошивка (STM32L071) Алгоритм измерения 4-wire Цикл низкого потребления: ожидание и RTC

Результат

Компактный полевой монитор: редкие точные измерения, предсказуемый расход батареи и быстрая оценка состояния каналов на объекте.

Технологии

STM32L071
Измерение 4-wire
ADC · VREFINT
Ожидание · RTC
Аналоговый MUX
WS2812
Отладка RS-485

Агротехника · телеметрия

Полевой передатчик мониторинга почв

Полевой агрегат: опрос датчиков почвы по RS-485 и передача телеметрии на базовую станцию по Nb-Fi.

Контекст

На участке стоят датчики почвы: температура, влажность, электропроводность и связанные параметры. Данные нужно доставить на базовую станцию и дальше в серверный контур.

Питание и радиоканал ограничены; выезд на каждую точку для настройки дорог.

Кроме прошивки нужен контур поставки: персонализация на линии, декодирование пакетов и приём данных со стороны УСПД.

Полевые ограничения Nb-Fi — узкий канал (не более 8 байт полезной нагрузки на кадр). Нужен компактный профиль передачи, отдельный канал управления и разделение заводских и эксплуатационных настроек во flash.

Инженерная задача

Опрос нескольких датчиков на одной точке.
Низкое энергопотребление между циклами опроса.
Защищённая передача по Nb-Fi и удалённое управление параметрами.
Разделение заводских и эксплуатационных настроек во flash.
Инструменты заводской прошивки и приёма данных.

Архитектура

Устройство опрашивает датчики по RS-485 (Modbus RTU master), собирает компактный пакет и отправляет по Nb-Fi на УСПД Waviot.

Обратный канал Water7 нужен для смены параметров и принудительного опроса без выезда. Вокруг прошивки — шлюз, автономный декодер и заводской прошивальщик.

Датчики → радио → УСПД; рядом — инструменты декодирования и заводской прошивки.

Ключевые решения

Профиль телеметрии 0x99

Собственный профиль телеметрии 0x99 (рядом с каналом Water7). 4 байта на датчик — умещается в ограничения Nb-Fi.

Water7 для управления

Параметры, события и команды управления (0x27): принудительное пробуждение, сброс, внеочередной статус. Отдельный профиль от передачи телеметрии.

ConfigBlock / SettingsBlock

Заводские данные (идентификатор устройства, ключ Magma) и эксплуатационное расписание UTC — в разных областях flash. Без корректного ConfigBlock старт блокируется.

Отключение Modbus между опросами

Между опросами отключаются UART2 и выводы RS-485. Снижение потребления на батарейном устройстве.

Набор инструментов поставки

NbFIServer (шлюз к API Waviot), SoilPacketDecoder (автономный), SoilDeviceFlasher (Tauri + OpenOCD). Покрывает путь от линии сборки до сервера.

Реализация

Передатчик на STM32L071 с модемом WA1470 по SPI: Modbus RTU master, до 10 датчиков. Регулярная телеметрия — профиль 0x99; управление — Water7.

ConfigBlock @ 0x0801F800 (заводской, ST-Link) и SettingsBlock @ 0x0801F000 (эксплуатационный). Расписание UTC (начало, период, число циклов) задаётся через параметры Water7 или прошивальщик.

NbFIServer отправляет команды управления сразу после передачи телеметрии (окно приёма ~5 с). SoilDeviceFlasher — конфигурация OpenOCD с двумя банками для STM32L071.

Инженерные задачи

Уместить телеметрию нескольких датчиков в ограничения Nb-Fi и оставить канал управления. Профиль 0x99 и отдельный профиль Water7 для управления решают эти задачи раздельно.

Жизненный цикл устройства: без раздельных блоков flash и инструментов персонализации заводская настройка и полевая эксплуатация начинают конфликтовать.

Зона ответственности

В проекте:

SoilTransmitter — прошивка SoilPacketDecoder SoilDeviceFlasher NbFIServer — шлюз

Результат

Контур полевого устройства: прошивка, радиообмен, декодирование пакетов и заводская прошивка. От персонализации на линии до приёма данных на сервере — один контур поставки.

Технологии

STM32L071
Modbus RTU
Nb-Fi · WA1470
Water7
GOST Magma
Шлюз Node.js
Прошивальщик Tauri