Utilice un kit listo para usar para crear e implementar rápidamente dispositivos IoT seguros y multiprotocolo

Por mucho que haya evolucionado el desarrollo de dispositivos de Internet de las cosas (IoT), la conectividad de los dispositivos sigue siendo un desafío constante. Hace una década, era un desafío diseñar dispositivos a los que los primeros usuarios de IoT pudieran conectarse sin un esfuerzo heroico. Actualmente, los dispositivos IoT no solo deben conectarse sin problemas desde el primer momento, sino que también deben garantizar una conectividad segura a través de redes heterogéneas al tiempo que prolongan la vida útil de la batería. La reducción de las ventanas de entrega complica aún más el diseño de IoT para los desarrolladores que trabajan para responder rápidamente a la presión competitiva. Es por eso que se ha vuelto esencial encontrar un kit de desarrollo rico en funciones para dispositivos de sistema en chip (SoC) inalámbricos de baja potencia, respaldado por un ecosistema integral. Uno de esos kits de desarrollo de Nordic Semiconductor cumple todos los requisitos.

El nRF54L15 de Nordic es un kit de desarrollo basado en la placa de evaluación nRF54L15-DK (Figura 1) que está diseñado para acelerar los diseños de IoT utilizando la serie nRF54L de SoC inalámbricos de Nordic, incluido el nRF54L15. También puede emular los dispositivos nRF54L10 y nRF54L05. Junto con un conjunto completo de archivos de diseño de hardware, el kit incluye una placa que le brinda una plataforma de desarrollo inalámbrica completa con el SoC inalámbrico nRF54L15 de Nordic, 8 megabytes (Mbytes) de memoria flash externa, un CI de administración de energía y antenas de comunicación de campo cercano (NFC) y 2.4 gigahercios (GHz) y de campo cercano (NFC).

Figura 1 : La placa de desarrollo nRF54L15-DK combina un SoC inalámbrico nRF54L15, memoria flash, administración de energía y conectores para formar una plataforma de hardware integral que admite la implementación rápida de dispositivos IoT multiprotocolo seguros. (Fuente de la imagen: Nordic Semiconductor)

Junto con un conjunto de conectores de depuración y cabezales de perfil de energía, la placa le ofrece varios componentes de interfaz de usuario, incluidos diodos emisores de luz (LED) y botones para la interacción manual durante la depuración y ejecución del software. Tres bancos de conectores sacan a relucir los puertos de entrada/salida de propósito general (GPIO) del SoC, lo que le brinda acceso completo a un SoC inalámbrico diseñado para aplicaciones de IoT alimentadas por batería.

Diseñado para aplicaciones de IoT de bajo consumo

La familia de SoC inalámbricos nRF54L de Nordic es miembro de los SoC con Bluetooth de baja energía (BLE) de cuarta generación de Nordic. La experiencia de Nordic es evidente en su compilación de un conjunto completo de características y capacidades que necesitará en diseños que requieren conectividad multiprotocolo y una mayor duración de la batería. Todos los miembros de la familia nRF54L tienen la misma arquitectura, que difiere en las cantidades de memoria no volátil (NVM) y memoria de acceso aleatorio (RAM), y el nRF54L15 ofrece el más grande, con 1.5 Mbytes y 256 kilobytes (Kbytes), respectivamente.

La arquitectura se basa en un par de procesadores (Figura 2), incluido un núcleo principal Arm Cortex-M33 y el propio coprocesador RISC-V de Nordic. Mientras que el procesador Arm Cortex-M33 maneja el procesamiento de aplicaciones, el núcleo RISC-V descarga tareas críticas en el tiempo, proporcionando procesamiento de baja latencia para el conjunto de E/S, temporizadores y periféricos de la arquitectura.

Figura 2: Los SoC inalámbricos nRF54L integran un coprocesador Arm Cortex-M33 y RISC-V con un transceptor multiprotocolo y un amplio conjunto de periféricos. (Fuente de la imagen: Nordic Semiconductor)

La arquitectura nRF54L aborda las preocupaciones actuales de dispositivos IoT más seguros, con múltiples mejoras de seguridad clave, que incluyen Arm TrustZone, mitigación de manipulación, aceleración criptográfica, depuración autenticada, almacenamiento seguro de claves y una región de arranque inmutable que establece la raíz de confianza. En combinación, estas características le proporcionan la base necesaria para actualizaciones inalámbricas seguras, arranque seguro y ejecución segura de aplicaciones de confianza.

Para las comunicaciones inalámbricas, el procesador Arm Cortex-M33 administra la ejecución de pilas inalámbricas multiprotocolo. Funciona en combinación con el transceptor multiprotocolo integrado de baja potencia de 2.4 gigahercios (GHz), que ofrece 8 decibelios referenciados a una potencia de transmisión de 1 milivatio (dBm) y una sensibilidad de recepción de -96 dBm.

La combinación de disponibilidad de pila y capacidad de hardware le brinda la confianza de que su diseño admitirá una amplia gama de tecnologías de conectividad y protocolos de IoT líderes, incluidos Bluetooth 6.0, BLE, Zigbee, Thread, Matter, Amazon Sidewalk y protocolos patentados de 2.4 GHz a hasta 4 megabits por segundo (Mbits/s). Si su dispositivo IoT también necesita admitir la coexistencia de Wi-Fi, el procesador Arm Cortex-M33 ejecutará la pila de Wi-Fi para un chip complementario Wi-Fi de la serie nRF70 nórdica diseñado para conectarse fácilmente a los SoC de la serie nRF nórdica, como la familia nRF54L.

Los SoC inalámbricos nRF54L están totalmente calificados para BLE core 6.0, brindando características como Bluetooth Channel Sounding. Channel Sounding promete un nuevo nivel de medición de distancia precisa y segura requerida para etiquetas de próxima generación, cerraduras inteligentes, electrodomésticos y seguimiento de activos.

Los recursos de software aceleran el diseño de software IoT

Si bien el kit de desarrollo nRF54L15-DK ofrece una plataforma de hardware lista para usar para desarrollar dispositivos basados en nRF54L, el kit de desarrollo de software (SDK) nRF Connect de Nordic (Figura 3) ofrece una base de software integral para crear rápidamente aplicaciones de software de IoT. El SDK proporciona un marco extensible para crear software que va desde rutinas especializadas optimizadas para dispositivos con recursos limitados hasta paquetes de software creados para aplicaciones complejas.

Figura 3: El SDK de nRF Connect ofrece una pila de software integral para acelerar el desarrollo de aplicaciones sofisticadas de IoT. (Fuente de la imagen: Nordic Semiconductor)

El código del SDK de nRF Connect combina el gestor de arranque seguro MCUBoot de código abierto y el sistema operativo en tiempo real (RTOS) Zephyr de código abierto, que es capaz de escalar desde sistemas con restricciones de memoria hasta configuraciones de memoria grandes. Sobre la base de estas combinaciones, los paquetes nrf y nrfxlib de Nordic proporcionan las pilas de protocolos de conectividad que necesita para BLE, Bluetooth mesh, Wi-Fi, Matter y Thread/Zigbee. Las bibliotecas de middleware proporcionan controladores de hardware, firmware de seguridad y admiten protocolos de conectividad, incluidos el protocolo de aplicación restringida (CoAP) y el transporte de telemetría de cola de mensajes (MQTT), entre otros.

Incluido en el repositorio SDK nRF Connect disponible públicamente de Nordic, una amplia gama de aplicaciones de muestra proporciona un inicio rápido para crear el código fuente de su aplicación. Después de crear la base de código con SDK nRF Connect, el uso del entorno nórdico de archivos de configuración (*.conf) y archivos de árbol de dispositivos (*.dts) le permite reorientar fácilmente su código fuente para diferentes aplicaciones en varias configuraciones de hardware (Figura 4).

Figura 4: El marco de desarrollo de software de Nordic simplifica la formulación del código fuente de la aplicación que se puede reorientar fácilmente para crear aplicaciones únicas que se ejecutan en diferentes configuraciones de hardware. (Fuente de la imagen: Nordic Semiconductor)

Conclusión

La demanda de conectividad segura y multiprotocolo ha agravado los desafíos para los desarrolladores de IoT que ya enfrentan cronogramas de entrega cada vez más reducidos. El kit de desarrollo nRF54L15 de Nordic Semiconductor proporciona una base integral de hardware/software para el rápido desarrollo de dispositivos IoT de baja potencia que pueden cumplir los requisitos emergentes.