Sebbene lo sviluppo dei dispositivi Internet of Things (IoT) sia in costante progresso, la connettività tra i dispositivi rimane una sfida persistente per i progettisti. Dieci anni fa, progettare dispositivi a cui i primi utenti dell’IoT potessero connettersi facilmente era una sfida. Al giorno d’oggi, i dispositivi IoT non solo richiedono una connettività continua e pronta all’uso, ma devono anche garantire una connettività sicura su reti eterogenee, prolungando al tempo stesso la durata della batteria. Per gli sviluppatori che devono rispondere rapidamente alla pressione della concorrenza, la riduzione dei tempi di consegna complicherà ulteriormente la progettazione dell’IoT. Pertanto, diventa estremamente importante trovare un kit di sviluppo ricco di funzionalità in grado di adattarsi a un ecosistema completo per dispositivi SoC (System on Chip) wireless a basso consumo. Un kit di sviluppo di questo tipo fornito da Nordic Semiconductor può soddisfare tutti i requisiti.
nRF54L15 di Nordic è un kit di sviluppo basato sulla scheda di valutazione nRF54L15-DK (Figura 1), progettato per accelerare la progettazione IoT utilizzando il SoC wireless serie nRF54L di Nordic (incluso nRF54L15). Questo kit di sviluppo può anche simulare i dispositivi nRF54L10 e nRF54L05. Oltre ai file di progettazione hardware completi, il kit include anche un circuito stampato che fornisce una piattaforma di sviluppo wireless completa dotata di SoC wireless nRF54L15 di Nordic, memoria flash esterna da 8 MB, IC di gestione dell'alimentazione e antenne da 2,4 GHz e Near Field Communication (NFC).
Figura 1: La scheda di sviluppo nRF54L15-DK integra il SoC wireless nRF54L15, la memoria flash, il CI di gestione dell'alimentazione e il connettore, formando una piattaforma hardware completa che supporta la rapida implementazione di dispositivi IoT multiprotocollo sicuri. (Fonte immagine: Nordic Semiconductor)
Oltre a una serie di connettori di debug e connettori di analisi della potenza, questa scheda di sviluppo fornisce anche più componenti dell'interfaccia utente, inclusi diodi emettitori di luce (LED) e pulsanti per l'interazione manuale durante il debug e l'esecuzione del software. Tre set di connettori conducono alla porta GPIO (ingresso/uscita generica) del SoC, consentendo di controllare completamente il SoC wireless realizzato appositamente per le applicazioni IoT alimentate a batteria.
Appositamente progettato per applicazioni IoT a basso consumo
La serie di SoC wireless nRF54L di Nordic è uno dei SoC Bluetooth (BLE) a basso consumo di quarta generazione di Nordic. La forza tecnologica di Nordic si riflette pienamente nella sua combinazione completa di funzionalità e prestazioni, che è esattamente ciò di cui hai bisogno quando progetti connettività multiprotocollo e soluzioni di durata prolungata della batteria. Tutti i prodotti della serie nRF54L adottano la stessa architettura, con la differenza che è la dimensione della memoria non volatile (NVM) e della memoria ad accesso casuale (RAM), con nRF54L15 che ha la capacità maggiore rispettivamente di 1,5 MB e 256 KB.
Questa architettura è basata su una coppia di processori (Figura 2), incluso il core principale Arm Cortex-M33 e il coprocessore RISC-V sviluppato internamente da Nordic. Quando il processore Arm Cortex-M33 elabora le applicazioni, trasferisce le attività critiche in termini di tempo al core RISC-V, fornendo un'elaborazione a bassa latenza per l'I/O, i timer e le periferiche dell'architettura.
Figura 2: Il SoC wireless nRF54L integra Arm Cortex-M33, coprocessore RISC-V, ricetrasmettitore multiprotocollo e una varietà di periferiche. (Fonte immagine: Nordic Semiconductor)
L'architettura nRF54L elimina le continue preoccupazioni delle persone su dispositivi IoT più sicuri e implementa numerosi miglioramenti chiave della sicurezza, tra cui Arm TrustZone, prova di manomissione, accelerazione della crittografia, debug autenticato, archiviazione sicura delle chiavi e una zona di avvio immutabile per stabilire una radice di fiducia. Nel loro insieme, queste funzionalità forniscono la base necessaria per aggiornamenti wireless sicuri, avvio sicuro ed esecuzione sicura di applicazioni affidabili.
Per la comunicazione wireless, il processore Arm Cortex-M33 è responsabile della gestione dell'esecuzione di stack wireless multiprotocollo. Questo processore, se utilizzato insieme a un ricetrasmettitore multiprotocollo integrato a bassa potenza da 2,4 GHz, può fornire 8 decibel (sulla base di una potenza di trasmissione di 1 milliwatt (dBm)) e una sensibilità di ricezione di -96 dBm.
La sinergia delle risorse dello stack e delle funzionalità hardware garantirà che il tuo progetto supporti varie tecnologie di connettività e protocolli IoT leader, tra cui Bluetooth 6.0, BLE, Zigbee, Thread, Matter, Amazon Sidewalk e protocolli proprietari a 2,4 GHz, con velocità fino a 4 megabit al secondo (Mb/s). Se il tuo dispositivo IoT deve ancora supportare la coesistenza con il Wi-Fi, il processore Arm Cortex-M33 eseguirà lo stack Wi-Fi del chip complementare Wi-Fi della serie Nordic nRF70. Questo chip può connettersi facilmente ai SoC della serie Nordic nRF, come la serie nRF54L.
Il SoC wireless nRF54L soddisfa pienamente i requisiti di BLE Core 6.0 e dispone di funzioni come il rilevamento del canale Bluetooth. La tecnologia di rilevamento dei canali può raggiungere una precisione rivoluzionaria e capacità di portata sicura per soddisfare le esigenze della nuova generazione di tag elettronici, serrature intelligenti, elettrodomestici e sistemi di tracciamento delle risorse.
Le risorse software accelerano la progettazione del software IoT
Il kit di sviluppo nRF54L15-DK fornisce una piattaforma hardware già pronta per lo sviluppo di dispositivi basati su nRF54L, mentre il kit di sviluppo software (SDK) Nordic nRF Connect (Figura 3) fornisce una base software completa per creare rapidamente applicazioni software IoT. L'SDK fornisce una struttura estensibile per la creazione di vari software, da routine dedicate ottimizzate per dispositivi con risorse limitate a pacchetti software creati per applicazioni complesse.
Figura 3: L'SDK nRF Connect fornisce uno stack software completo che accelera lo sviluppo di applicazioni IoT complesse. (Fonte immagine: Nordic Semiconductor)
Il codice SDK nRF Connect combina il boot loader sicuro open source MCUBoot con il sistema operativo in tempo reale (RTOS) Zephyr open source, consentendo la scalabilità da sistemi con memoria limitata a configurazioni di memoria di grandi dimensioni. Sulla base di queste combinazioni, i pacchetti software nrf e nrfxlib di Nordic forniscono gli stack di protocolli di connettività richiesti per BLE, reti mesh Bluetooth, Wi Fi, Matter e Thread/Zigbee. La libreria middleware fornisce driver hardware, firmware sicuro e supporto per i protocolli di connessione, tra cui Constrained Application Protocol (CoAP) e Message Queuing Telemetry Transport (MQTT).
Il repository nRF Connect SDK fornito da Nordic include un gran numero di applicazioni di esempio, semplificando la creazione rapida del codice sorgente dell'applicazione. Dopo aver creato il repository del codice utilizzando nRF Connect SDK, l'ambiente nordico consente di riposizionare facilmente il codice sorgente in diverse applicazioni su varie configurazioni hardware utilizzando file di configurazione (*. conf) e file della struttura dei dispositivi (*. dts) (Figura 4).