I vantaggi del SiP nRF960 di Nordic Semiconductor per applicazioni IoT su rete cellulare

L'IoT su rete cellulare, acronimo di Internet delle cose su rete cellulare, sta rivoluzionando il modo in cui ci connettiamo e comunichiamo con una miriade di dispositivi, rendendo Internet delle cose (IoT) più accessibile e versatile che mai.

Questa tecnologia sfrutta le reti cellulari, come 2G, 3G, 4G e 5G, per fornire connettività a un'ampia gamma di dispositivi IoT, consentendo loro di scambiare dati e informazioni in modo fluido.

Questo blog illustra come il SiP nRF9160 (System-in-Package) di Nordic Semiconductor può aiutare i progettisti a soddisfare le esigenze in fatto di dimensioni, potenza e costi delle applicazioni IoT su rete cellulare.

I vantaggi della tecnologia SiP

SiP è l'integrazione di due o più circuiti con componenti passivi in un unico contenitore. Questa tecnologia offre vantaggi quali la riduzione delle dimensioni del sistema, tempi di commercializzazione più rapidi e maggiori opportunità di progettazione.

Il livello di integrazione offerto da SiP permette di selezionare blocchi digitali e analogici, insieme a componenti passivi come antenne e sensori MEMS, per inserirli in un unico contenitore compatto. Ciò consente di risparmiare molto spazio sulla scheda a circuiti stampati, contribuendo a ridurre l'ingombro complessivo di un'ampia gamma di prodotti finali, dagli smartphone ai dispositivi indossabili, intelligenti e altri nodi IoT.

Una soluzione compatta per IoT su rete cellulare

Il SiP nRF9160 di Nordic (Figura 1) porta la tecnologia cellulare a basso consumo energetico alla portata di una vasta gamma di applicazioni e sviluppatori. Affronta gli intricati ostacoli della progettazione wireless e offre una serie completa di certificazioni necessarie per l'implementazione della tecnologia cellulare a livello globale, grazie all'elevato livello di integrazione e pre-certificazione.

Figura 1: nRF9160 è un System-in-Package (SiP) compatto e altamente integrato. (Immagine per gentile concessione di Nordic Semiconductor)

nRF9160 offre una soluzione semplificata per IoT su rete cellulare, riunendo un processore per applicazioni (AP), un modem LTE-M/NB-IoT completo, un front-end RF e una gestione dell'alimentazione integrata in un unico contenitore compatto di 10 x 16 x 1 mm. Offre una versione specifica dotata di supporto GNSS integrato, pensata per applicazioni di tracciabilità delle risorse. Oltre alla tradizionale trilaterazione satellitare GNSS, comprende i servizi di localizzazione delle torri cellulari e del GPS per migliorare l'acquisizione della posizione a basso consumo energetico.

Dotato di un modem LTE compatibile a livello globale, il SiP nRF9160 supporta le seguenti bande:

• US - B2, B4, B5, B12, B13, B14, B25, B26 e B66
• UE/APAC - B1, B3, B4, B5, B8, B13, B18, B19, B20, B25, B26 e B28

Inoltre, il core ARM Cortex-M33 integrato nel SiP supporta funzioni di sicurezza come ARM TrustZone e ARM CryptoCell 310.

Offre un'ampia gamma di interfacce e periferiche digitali e analogiche, dando adito a diverse opzioni di progettazione a dispositivo singolo. In caso di necessità, può anche fungere da modem LTE standalone. Per facilitare una progettazione completa di IoT su rete cellulare, include componenti essenziali come il firmware del modem, un sistema operativo in tempo reale (RTOS), esempi di software applicativo e progetti di riferimento hardware.

Comprende anche un controller nRF52840 che può essere utilizzato, ad esempio, per costruire un gateway Bluetooth Low Energy.

Nordic ha introdotto anche nRF9160-DK (Figura 2), un kit di sviluppo monoscheda economico e completo per sviluppare con il SiP nRF9160 utilizzando LTE-M, NB-IoT e GPS.

Figura 2: Kit di sviluppo nRF9160. (Immagine per gentile concessione di Nordic Semiconductor)

È dotato di un'antenna dedicata per LTE-M e NB-IoT, a supporto di un ampio spettro di bande di frequenza, garantendo l'operatività a livello globale. La scheda è dotata di un'antenna patch dedicata per GNSS e di un'antenna a 2,4 GHz progettata per la connettività Bluetooth LE. I connettori RF SWF offrono flessibilità per le antenne LTE-M/NB-IoT e a 2,4 GHz. Inoltre, è disponibile un connettore per un'antenna GNSS esterna.

Il kit è dotato di LED programmabili dall'utente (per un totale di 4), oltre a 2 pulsanti e 2 interruttori per interazioni semplici di ingresso e uscita. Offre anche una grande versatilità di opzioni per le schede SIM, in quanto è in grado di accogliere sia schede SIM 4FF che SIM MFF2, ideale per (e)SIM sia plug-in che saldate. Come ulteriore comodità, il kit viene fornito con una scheda eSIM di iBasis, precaricata con 10 MB di dati.

Con l'SDK nRF Connect, i progettisti possono anche preparare sviluppi a prova di futuro. Si tratta di un pacchetto completo, con tutti gli elementi essenziali per iniziare senza problemi, compresi i protocolli del livello applicativo, gli esempi pratici, i driver delle periferiche e altro ancora.

Questo kit si integra perfettamente con la soluzione cloud di Nordic, nRF Cloud, facilitando la connettività. Per agevolare ulteriormente i test e la valutazione della rete, lo strumento nRF Link Monitor, che si trova all'interno di nRF Connect for Desktop, fornisce un'interfaccia di comando AT che consente di esaminare il collegamento e recuperare le informazioni relative alla rete.

Conclusione

In sintesi, i vantaggi del SiP nRF9160 di Nordic lo rendono una soluzione interessante per i dispositivi IoT che devono essere compatti, efficienti dal punto di vista energetico e affidabili nelle soluzioni wireless come la comunicazione cellulare. Altri vantaggi di questi dispositivi sono l'integrità del segnale, la facilità di progettazione, i vantaggi termici e i potenziali risparmi sui costi.