Los beneficios del SiP nRF960 de Nordic Semiconductor para aplicaciones de IoT celular

La Internet de las cosas celular, o IoT celular para abreviar, está revolucionando la manera en la que nos conectamos y comunicamos a través de una amplia gama de dispositivos, lo que hace que la IoT sea más accesible y versátil que nunca.

Esta tecnología aprovecha las redes celulares, como las 2G, 3G, 4G y 5G, para proporcionar conectividad a una gran variedad de dispositivos IoT, permitiéndoles intercambiar datos e información sin problemas.

En este blog, encontrará un análisis de cómo el sistema en paquete (SiP) nRF9160 de Nordic Semiconductor puede ayudar a los diseñadores a cumplir con las presiones de tamaño, potencia y costo que tienen las aplicaciones de IoT celular.

Los beneficios de la tecnología SiP

SiP representa la integración de dos o más IC (circuitos integrados) con componentes pasivos en un solo paquete. Ofrece beneficios que incluyen un tamaño de sistema reducido, un tiempo de comercialización más rápido y más oportunidades de diseño.

El nivel de integración que ofrecen los SiP hace que se puedan seleccionar bloques digitales y analógicos, junto con componentes pasivos, como antenas y sensores de MEMS (sistema microelectromecánico), para que se encuentren en un solo paquete pequeño. De esta manera, se puede ahorrar mucho espacio en la tarjeta de circuito impreso y contribuir así a una reducción en el espacio general de una amplia variedad de productos finales, desde teléfonos inteligentes hasta dispositivos portátiles, dispositivos inteligentes y otros nodos de IoT.

Una solución compacta para IoT celular

SiP nRF9160 de Nordic (Figura 1) pone a la tecnología celular de baja potencia al alcance para una amplia gama de aplicaciones y desarrolladores. Aborda los complejos obstáculos del diseño inalámbrico y cuenta con un conjunto integral de cualificaciones requeridas para implementar la tecnología celular en todo el mundo gracias a su alto nivel de integración y certificación previa.

Figura 1: El nRF9160 es un sistema en paquete (SiP) compacto y muy integrado. (Fuente: Nordic Semiconductor)

El nRF9160 ofrece una solución optimizada para IoT celular al sintetizar un procesador de aplicaciones, un módem LTE-M/NB-IoT completo, un Front End de radiofrecuencia (RF) y la administración de energía integrada en un paquete compacto de 10 mm x 16 mm x 1 mm. Ofrece una versión específica equipada con el apoyo de un GNSS (sistema de navegación global por satélite) incorporado y adaptado para las aplicaciones de seguimiento de activos. Más allá de la trilateración satelital del GNSS tradicional, adopta los servicios de localización por GPS y torres celulares para mejorar la adquisición de ubicación de bajo consumo.

El SiP nRF9160, que cuenta con un módem LTE con compatibilidad universal, admite las siguientes bandas:

  • EE. UU.: B2, B4, B5, B12, B13, B14, B25, B26 y B66
  • UE/APAC: B1, B3, B4, B5, B8, B13, B18, B19, B20, B25, B26 y B28

Además, las características de seguridad, como Arm TrustZone y Arm CryptoCell 310, son compatibles con Arm Cortex-M33 integrado en el SiP.

Ofrece una amplia gama de interfaces y periféricos digitales y analógicos para ofrecer diferentes opciones de diseño en un solo dispositivo. Asimismo, puede funcionar como un módem LTE independiente cuando sea necesario. Para facilitar un diseño integral de IoT celular, incluye componentes básicos como firmware del módem, sistema operativo en tiempo real (RTOS), muestras de software de aplicaciones y diseños de referencia de hardware.

También incluye un controlador de placa nRF52840 que se puede utilizar, por ejemplo, para diseñar una puerta de enlace con Bluetooth de bajo consumo.

Nordic también presentó el nRF9160-DK (Figura 2), que es un kit de desarrollo de tarjeta única asequible y con todas las características para desarrollar con el SiP nRF9160 utilizando LTE-M, NB-IoT y GPS.

Figura 2: El kit de desarrollo nRF9160. (Fuente: Nordic Semiconductor)

Cuenta con una antena específica para LTE-M y NB-IoT, que ofrece soporte para un amplio espectro de bandas de frecuencia y, de esta manera, garantiza una capacidad de funcionamiento universal. La tarjeta cuenta con una antena de placa específica para GNSS y una antena de 2.4 GHz diseñada para la conectividad Bluetooth LE. Cuenta con conectores SWF RF que ofrecen flexibilidad para las antenas LTE-M/NB-IoT y de 2.4 GHz. Además, hay un conector disponible para una antena GNSS externa.

El kit tiene LED programables por el usuario (un total de 4), junto con 2 botones y 2 interruptores para interacciones sencillas de entrada y salida. También ofrece opciones versátiles de tarjetas SIM, ya que admite tarjetas SIM 4FF y un espacio para SIM MFF2. De esta manera, admite tarjetas (e)SIM tanto enchufables como soldadas. Para mayor comodidad, el kit viene con una tarjeta SIM virtual de iBasis, cargada previamente con 10 MB de datos.

Los diseñadores también pueden garantizar sus desarrollos para el futuro con el nRF Connect SDK. Se trata de un paquete integral que contiene todos los elementos básicos para un comienzo sin problemas, incluidos protocolos de capa de aplicación, ejemplos prácticos, controladores periféricos y mucho más.

Este kit se integra perfectamente a la solución en la nube de Nordic, la nRF Cloud, facilitando la conectividad. Para colaborar aún más con las pruebas y la evaluación de la red, la herramienta nRF Link Monitor, que se encuentra dentro de nRF Connect para escritorio, proporciona una interfaz de comandos AT, lo que le permite examinar su enlace y recuperar información relacionada con la red.

Conclusión

En resumen, las ventajas del SiP nRF9160 de Nordic lo convierten en una solución atractiva para dispositivos IoT que necesitan ser compactos, de bajo consumo y confiables en soluciones inalámbricas, como la comunicación celular. Los beneficios adicionales de estos dispositivos incluyen integridad de la señal, facilidad de diseño, beneficios térmicos y un posible ahorro en los costos.

Información sobre el autor

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Rolf Horn, Applications Engineer at DigiKey, has been in the European Technical Support group since 2014 with primary responsibility for answering any Development and Engineering related questions from final customers in EMEA, as well as writing and proof-reading German articles and blogs on DK’s TechForum and maker.io platforms. Prior to DigiKey, he worked at several manufacturers in the semiconductor area with focus on embedded FPGA, Microcontroller and Processor systems for Industrial and Automotive Applications. Rolf holds a degree in electrical and electronics engineering from the university of applied sciences in Munich, Bavaria and started his professional career at a local Electronics Products Distributor as System-Solutions Architect to share his steadily growing knowledge and expertise as Trusted Advisor.

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