Проєктування та перспективи створення модульної GSM-бібліотеки для MicroPython з підтримкою NB-IoT

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.26565/2304-6201-2025-65-05

Ключові слова:

GSM, NB-IoT, MicroPython, AT-команди, модульна архітектура, IoT, енергоефективність, pySerial, GSMComm, Adafruit FONA, TinyGSM, Arduino

Анотація

Актуальність. У контексті зростаючої популярності Інтернету речей (IoT) все більшої актуальності набуває створення програмного забезпечення, сумісного з обмеженими апаратними ресурсами. Технологія NB-IoT забезпечує енергоефективний зв’язок для автономних пристроїв, однак її інтеграція у середовищі MicroPython залишається недостатньо опрацьованою через обмеження наявних GSM-бібліотек. Проблематика ефективної взаємодії мікроконтролерів з GSM-модулями потребує розробки адаптованих інструментів.

Мета. Метою роботи є аналіз сучасних бібліотек для взаємодії з GSM-модулями з акцентом на NB-IoT-проєкти та формулювання вимог до нової бібліотеки, оптимізованої для середовища MicroPython.

Методи дослідження. Застосовано порівняльний аналіз функціональних можливостей, архітектури та сумісності п’яти поширених бібліотек: pySerial, GSMComm, Adafruit FONA, TinyGSM, GSM (Arduino). Дослідження здійснювалося за критеріями підтримки AT-команд, енергоефективності, розширюваності, обробки помилок та придатності до MicroPython.

Результати. Встановлено, що жодна з досліджених бібліотек не забезпечує повної підтримки MicroPython-середовища без обмежень. Основні недоліки полягають у відсутності модульності, низькому рівні адаптації до NB-IoT та обмеженій обробці помилок. На основі аналізу сформульовано концепцію нової бібліотеки з модульною архітектурою, адаптованою до MicroPython, з окремими модулями для AT-команд, роботи з мережею, обробки помилок та інтеграції з IoT-протоколами (MQTT, HTTP). Запропоновано структурну модель бібліотеки та UML-діаграми її компонентів.

Висновки. Проведене дослідження підтверджує потребу у створенні нової спеціалізованої GSM-бібліотеки, що поєднувала б гнучкість, енергоефективність і простоту інтеграції з MicroPython для застосування в NB-IoT-пристроях. Запропоновані архітектурні рішення орієнтовані на зниження навантаження на апаратну частину, забезпечення стабільної комунікації та спрощення розробки IoT-проєктів.

Біографії авторів

  • автор Антоній Лупандін, афіліація Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна, майдан Свободи, 4, Харків, 61022, Україна

    магістр комп’ютерних наук

  • автор Максим Хруслов, афіліація Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна, майдан Свободи, 4, Харків, 61022, Україна

    кандидат фізико-математичних наук, завідувач кафедри комп'ютерних систем та робототехніки, старший дослідник, доцент

  • автор Володимир Копєйкін, афіліація Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна, майдан Свободи, 4, Харків, 61022, Україна

    старший викладач кафедри комп’ютерних систем та робототехніки

Посилання

PySerial 3.0 Documentation, PySerial, 2024. [Online]. Available: https://pythonhosted.org/pyserial. [Accessed: Mar. 26, 2025].

GSMComm for .NET 2.0, Apponic, 2024. [Online]. Available: https://gsmcomm-for-net-2-0.apponic.com. [Accessed: Mar. 28, 2025].

Adafruit FONA Library 1.0 Documentation, Arduino, 2024. [Online]. Available: https://docs.arduino.cc/libraries/adafruit-fona-library/. [Accessed: May 5, 2025].

TinyGSM Documentation, Arduino, 2024. [Online]. Available: https://docs.arduino.cc/libraries/tinygsm/. [Accessed: May 15, 2025].

GSM Documentation, Arduino, 2024. [Online]. Available: https://docs.arduino.cc/libraries/gsm/. [Accessed: May 17, 2025].

MicroPython Documentation, MicroPython, 2024. [Online]. Available: https://docs.micropython.org/en/latest/. [Accessed: May 21, 2025].

Завантаження

Опубліковано

2025-04-25

Номер

Розділ

Статті

Як цитувати

Проєктування та перспективи створення модульної GSM-бібліотеки для MicroPython з підтримкою NB-IoT. (2025). Вісник Харківського національного університету імені В.Н. Каразіна, серія «Математичне моделювання. Інформаційні технології. Автоматизовані системи управління», 65, 57-66. https://doi.org/10.26565/2304-6201-2025-65-05

Статті цього автора (цих авторів), які найбільше читають