Módulos guardianes
Importante
Esta es la documentación de Azure Sphere (heredado). Azure Sphere (heredado) se retira el 27 de septiembre de 2027 y los usuarios deben migrar a Azure Sphere (integrado) en este momento. Use el selector de versiones situado encima de la TOC para ver la documentación de Azure Sphere (integrado).
Un módulo guardián es un hardware complementario que incorpora un chip de Azure Sphere y se conecta físicamente a un puerto de un dispositivo heredado; es decir, un dispositivo existente que ya está en uso.
Los módulos guardianes permiten agregar funcionalidades de IoT seguras a equipos que no admiten la conectividad a Internet o que no la admiten de forma segura. En resumen, un módulo guardián es una manera de implementar conectividad segura en los dispositivos existentes sin exponerlos a Internet. Como se trata de un dispositivo de Azure Sphere, dispone de todas las características de seguridad y conectividad de Azure Sphere: todos los datos están cifrados, las actualizaciones del sistema operativo y las aplicaciones se entregan de forma segura, y la autenticación garantiza que el módulo se comunique únicamente con los hosts de confianza.
Este es el funcionamiento de un módulo guardián:
El módulo guardián se conecta a un dispositivo brownfield, como se describe en la sección Conectividad de este tema. El dispositivo heredado en sí no está conectado a la red.
El sistema operativo Azure Sphere se ejecuta en el módulo guardián junto con una aplicación de alto nivel personalizada y otras aplicaciones de Azure Sphere que su escenario necesite.
El módulo guardián usa el servicio de seguridad de Azure Sphere para las funcionalidades de autenticación basada en certificados, informes de errores y actualizaciones de software inalámbricas.
El dispositivo heredado se comunica con el módulo guardián, que puede responder con una acción local o enviando un informe a una presencia en la nube, como Azure IoT Central.
Puede comprar módulos guardianes a un proveedor y personalizarlos más adelante para sus necesidades, o puede diseñar su propio módulo guardián, quizás en colaboración con un asociado de hardware. Consulte el sitio web de Azure Sphere para obtener información acerca de los proveedores de hardware.
Usos de un módulo guardián
Un módulo guardián puede hacer cualquier otro dispositivo de Azure Sphere, a la vez que actúa como una interfaz segura entre el equipo existente y una red externa. Entre los posibles usos de un módulo guardián se incluyen:
- Recopilación de datos del dispositivo brownfield, procesamiento de los datos y transmisión segura de los datos a un punto de conexión en la nube
- Envío de datos a varios puntos de conexión, siempre que pueda autenticar cada punto de conexión
- Recopilación de datos adicionales que no están disponibles en el dispositivo brownfield; por ejemplo, los sensores del módulo guardián podrían proporcionar datos ambientales para su uso con datos operativos del dispositivo brownfield.
- Se pierden los datos del dispositivo brownfield en caso de que se pierda la conectividad.
El repositorio de ejemplos de Azure Sphere incluye dos ejemplos que muestran cómo se puede usar un dispositivo de Azure Sphere como módulo guardián:
- Device to Cloud muestra cómo se puede usar un dispositivo de Azure Sphere para la recopilación de datos al tiempo que proporciona acceso seguro a Internet para un dispositivo brownfield que está conectado a él a través de una interfaz serie.
- Los servicios de red privada muestran cómo un dispositivo de Azure Sphere puede proporcionar acceso seguro a Internet para un dispositivo brownfield conectado a él a través de una interfaz TCP/IP.
Conectividad
Hay varios mecanismos admitidos de conectividad entre el módulo guardián y la red, y entre el módulo guardián y el dispositivo brownfield. Para obtener información general sobre las soluciones de conectividad de Azure Sphere, consulte Introducción a la conectividad y Requisitos de red.
La aplicación de alto nivel de un módulo guardián se comunica ascendentemente con la red, incluido el servicio de seguridad de Azure Sphere y otros servicios en la nube, y de bajada con el dispositivo brownfield:
Para las conexiones ascendentes entre el módulo guardián y la red, puede usar Ethernet, Wi-Fi o telefonía móvil.
Para las conexiones descendentes entre el módulo guardián y el equipo brownfield, puede usar lo siguiente:
- Cualquier interfaz serie, como UART, RS-485 o SPI, que el dispositivo brownfield expone
- Ethernet privado, que no expone el dispositivo brownfield a la red pública
- Inalámbrico, como Bluetooth o ZigBee
Desarrollo e implementación de aplicaciones
El desarrollo e implementación de una aplicación para un módulo guardián no es diferente del desarrollo e implementación de una aplicación para cualquier otro dispositivo de Azure Sphere. Consulte Información general sobre las aplicaciones de Azure Sphere y los conceptos básicos de implementación para más información. Al igual que con cualquier dispositivo de Azure Sphere, un módulo guardián debe tener al menos una aplicación de Azure Sphere de alto nivel y también puede tener aplicaciones compatibles en tiempo real.
Necesitará acceso al UART de servicio, que es la interfaz principal de programación y depuración entre MT3620 y el entorno de desarrollo que se ejecuta en un equipo host. Si diseña su propio módulo guardián, deberá asegurarse de que las señales UART del servicio se exponen y que admite una manera de interactuar con el UART de servicio en el propio módulo guardián o en un fragmento de hardware independiente. Si compra módulos de un proveedor, este deberá proporcionar una solución para que esta conexión sea posible.
Si este proveedor u otro van a crear la aplicación, es posible que tenga que proporcionar acceso a su inquilino de Azure Sphere para que el desarrollador de la aplicación pueda cargar y probar la aplicación, y crear una implementación.
Aplicaciones de alto nivel
Una aplicación de alto nivel de módulo guardián debe estar escrita de forma personalizada para los dispositivos brownfield de cada organización. Si el proveedor del módulo guardián proporciona una aplicación, asegúrese de recibir el código fuente de la aplicación de alto nivel y las bibliotecas para que pueda modificar o actualizar la aplicación según sea necesario.
Al igual que con cualquier aplicación de dispositivo de Azure Sphere, los detalles específicos del dispositivo y específicos de la aplicación deben aparecer en el manifiesto de aplicación. Por ejemplo, las conexiones del módulo guardián son detalles específicos del dispositivo que se deben incluir en el manifiesto.
Una aplicación de alto nivel que se ejecuta en un módulo guardián es responsable de lo siguiente:
- Establecimiento y mantenimiento de la conectividad con el equipo brownfield
- Establecimiento y mantenimiento de la conectividad con Internet, incluido el servicio de seguridad de Azure Sphere y otros servicios en la nube
- Controlar los datos recibidos del dispositivo brownfield: desempaquetar y almacenar datos, si es necesario, y comunicarse con los hosts de Internet según corresponda.
- Controlar los datos recibidos de un host de Internet: desempaquetar y almacenar datos, si es necesario, y comunicarse con el equipo brownfield según corresponda.
Los datos que se envían en sentido ascendente pueden incluir informes de errores, parámetros operativos o datos de telemetría generales. Azure Sphere garantiza que todos estos datos están cifrados. La aplicación puede conectarse a servicios web y usar la autenticación mutua para estas conexiones.
Los datos enviados en sentido descendente pueden incluir software actualizado o cambios en la configuración o los parámetros del dispositivo heredado. Para evitar posibles infracciones de seguridad, la aplicación debe validar los datos entrantes antes de pasarlos de bajada al dispositivo brownfield.
Aspectos que tener en cuenta sobre la aplicación
Al crear una aplicación, debe tener en cuenta los periféricos disponibles, los requisitos de almacenamiento y el consumo de energía.
Dispositivos periféricos
Al igual que otros dispositivos de Azure Sphere, los módulos guardianes difieren en los periféricos que exponen. Elija un módulo guardián que proporcione la conectividad y las funcionalidades de detección que requiera su caso.
En función de la arquitectura de hardware del módulo guardián, es decir, de cómo expone las funcionalidades del chip de Azure Sphere, puede determinar si el software necesario para acceder a las características individuales debe implementarse como una aplicación de alto nivel o como una aplicación con respuesta en tiempo real.
Requisitos de almacenamiento
Azure Sphere tiene almacenamiento limitado, por lo que debe tener en cuenta cuidadosamente la cantidad de memoria necesaria para las aplicaciones y los datos. Consulte Memoria disponible para obtener más información.
Al enviar datos de bajada desde la nube al dispositivo brownfield, asegúrese de que el módulo guardián tiene suficiente espacio para almacenar los datos. Es posible que tenga que enviar datos en fragmentos, como se muestra en el ejemplo de HTTPS_Curl_Multi en el repositorio de ejemplos de GitHub de Azure Sphere.
Al enviar datos ascendentes desde el dispositivo brownfield al módulo guardián, asegúrese de que la aplicación pueda controlar los errores de conectividad ascendentes. Si el dispositivo brownfield proporciona telemetría en curso, debe tener en cuenta los datos y la cantidad de datos que se deben conservar y enviar posteriormente a la nube cuando se restaure la conectividad. Consulte el ejemplo de la galería de almacenamiento y reenvío, que muestra cómo usar el almacenamiento local para almacenar temporalmente los datos en caché antes de cargarlos.
Consumo de energía
Hay numerosas aplicaciones en las que el módulo guardián está inactivo la mayor parte del tiempo. Por ejemplo, considere un dispositivo de Azure Sphere que una vez cada hora recopila datos de una red de sensores y carga esos datos en la nube, una operación que puede tardar un minuto o dos. En este caso, la mayor parte de la energía consumida por el dispositivo se desperdicia.
Puede reducir significativamente el consumo de energía y, por tanto, aumentar la duración de la batería colocando el dispositivo en estado de apagado cuando está inactivo o estableciendo un perfil de energía. Consulte Administración del estado de apagado y Establecimiento de perfiles de energía para obtener más información.