Nesnelerin İnterneti (IoT) cihazlarının gelişimi sürekli ilerlemesine rağmen, cihazlar arasındaki bağlantı tasarımcılar için sürekli bir zorluk olmaya devam ediyor. On yıl önce, ilk IoT kullanıcılarının kolayca bağlanabileceği cihazları tasarlamak zorlu bir işti. Günümüzde IoT cihazları yalnızca kutudan çıktığı haliyle kusursuz bağlantı gerektirmekle kalmıyor, aynı zamanda pil ömrünü uzatırken heterojen ağlar arasında güvenli bağlantı da sağlamalı. Rekabet baskısına hızla yanıt vermesi gereken geliştiriciler için teslimat sürelerinin kısaltılması IoT tasarımını daha da karmaşık hale getirecek. Bu nedenle, çip üzerinde düşük güçlü kablosuz sistem (SoC) cihazları için kapsamlı bir ekosisteme uyum sağlayabilecek, zengin özelliklere sahip bir geliştirme kiti bulmak son derece önemli hale geliyor. Nordic Semiconductor tarafından sağlanan bu tip bir geliştirme kiti tüm gereksinimleri karşılayabilir.
Nordic'in nRF54L15'i, Nordic'in nRF54L serisi kablosuz SoC'sini (nRF54L15 dahil) kullanarak IoT tasarımını hızlandırmak için tasarlanmış, nRF54L15-DK değerlendirme kartını (Şekil 1) temel alan bir geliştirme kitidir. Bu geliştirme kiti aynı zamanda nRF54L10 ve nRF54L05 cihazlarını da simüle edebilir. Tam donanım tasarım dosyalarına ek olarak kit, size Nordic'in nRF54L15 kablosuz SoC'si, 8 MB harici flash belleği, güç yönetimi IC'si ve 2,4 GHz ve Yakın Alan İletişimi (NFC) antenleriyle donatılmış eksiksiz bir kablosuz geliştirme platformu sağlayan bir devre kartı da içerir.
Şekil 1: nRF54L15-DK geliştirme kartı, nRF54L15 kablosuz SoC'yi, flash belleği, güç yönetimi IC'sini ve konektörü entegre ederek güvenli çoklu protokol IoT cihazlarının hızlı dağıtımını destekleyen kapsamlı bir donanım platformu oluşturur. (Resim kaynağı: Nordic Semiconductor)
Bir dizi hata ayıklama konektörü ve güç analizi konektörüne ek olarak, bu geliştirme kartı aynı zamanda yazılım hata ayıklaması ve yürütme sırasında manuel etkileşim için ışık yayan diyotlar (LED'ler) ve düğmeler dahil olmak üzere birden fazla kullanıcı arayüzü bileşeni sağlar. Üç konektör seti, SoC'nin genel amaçlı giriş/çıkış (GPIO) bağlantı noktasına yönlendirilir ve pille çalışan IoT uygulamaları için özel olarak oluşturulmuş kablosuz SoC'yi tam olarak kontrol etmenize olanak tanır.
Düşük güçlü IoT uygulamaları için özel olarak tasarlanmıştır
Nordic'in nRF54L kablosuz SoC serisi, Nordic'in dördüncü nesil düşük güçlü Bluetooth (BLE) SoC'lerinden biridir. Nordic'in teknolojik gücü, kapsamlı özellik ve performans kombinasyonuna tamamen yansır; bu, çoklu protokol bağlantısı ve uzun pil ömrü çözümleri tasarlarken tam olarak ihtiyacınız olan şeydir. NRF54L serisindeki tüm ürünler aynı mimariyi benimser; aradaki fark, kalıcı belleğin (NVM) ve rastgele erişim belleğinin (RAM) boyutudur; nRF54L15, sırasıyla 1,5 MB ve 256 KB ile en büyük kapasiteye sahiptir.
Bu mimari, Arm Cortex-M33 ana çekirdeği ve Nordic'in kendi geliştirdiği RISC-V yardımcı işlemcisini içeren bir çift işlemci (Şekil 2) üzerine inşa edilmiştir. Arm Cortex-M33 işlemci uygulamaları işlerken zaman açısından kritik görevleri RISC-V çekirdeğine devreder ve mimarinin G/Ç'leri, zamanlayıcıları ve çevre birimleri için düşük gecikmeli işleme sağlar.
Şekil 2: nRF54L kablosuz SoC, Arm Cortex-M33, RISC-V yardımcı işlemcisi, çoklu protokol alıcı-vericisi ve çeşitli çevre birimlerini entegre eder. (Resim kaynağı: Nordic Semiconductor)
NRF54L mimarisi, insanların daha güvenli IoT cihazlarıyla ilgili devam eden endişelerini ortadan kaldırır ve Arm TrustZone, kurcalamaya karşı koruma, şifreleme hızlandırma, kimlik doğrulamalı hata ayıklama, güvenli anahtar depolama ve güven kökü oluşturmak için değişmez bir önyükleme bölgesi dahil olmak üzere çok sayıda önemli güvenlik geliştirmesi uygular. Birlikte ele alındığında bu özellikler, güvenli kablosuz güncellemeler, güvenli önyükleme ve güvenilir uygulamaların güvenli bir şekilde yürütülmesi için gerekli temeli sağlar.
Kablosuz iletişim için Arm Cortex-M33 işlemci, çoklu protokol kablosuz yığınların yürütülmesinden sorumludur. Bu işlemci, entegre düşük güçlü çoklu protokol 2,4 GHz alıcı-verici ile birlikte kullanıldığında 8 desibel (1 miliwatt (dBm) iletim gücüne dayalı olarak) ve -96 dBm alma hassasiyeti sağlayabilir.
Yığın kaynakları ve donanım işlevselliğinin sinerjisi, tasarımınızın Bluetooth 6.0, BLE, Zigbee, Thread, Matter, Amazon Sidewalk ve tescilli 2,4 GHz protokolleri dahil olmak üzere saniyede 4 megabite (Mb/s) varan hızlarla çeşitli önde gelen bağlantı teknolojilerini ve IoT protokollerini desteklemesini sağlayacaktır. IoT cihazınızın hala Wi Fi ile bir arada yaşamayı desteklemesi gerekiyorsa Arm Cortex-M33 işlemci, Nordic nRF70 serisi Wi Fi yardımcı çipinin Wi Fi yığınını çalıştıracaktır. Bu çip, nRF54L serisi gibi Nordic nRF serisi SoC'lere kolayca bağlanabilir.
NRF54L kablosuz SoC, BLE Core 6.0'ın gereksinimlerini tam olarak karşılar ve Bluetooth kanal algılama gibi işlevlere sahiptir. Kanal tespit teknolojisi, yeni nesil elektronik etiketlerin, akıllı kapı kilitlerinin, ev aletlerinin ve varlık takip sistemlerinin ihtiyaçlarını karşılamak için devrim niteliğinde hassasiyet ve güvenli menzil yetenekleri elde edebilir.
Yazılım kaynakları IoT yazılım tasarımını hızlandırır
nRF54L15-DK geliştirme kiti, nRF54L tabanlı cihazların geliştirilmesi için hazır bir donanım platformu sağlarken, Nordic nRF Connect yazılım geliştirme kiti (SDK) (Şekil 3), IoT yazılım uygulamalarını hızlı bir şekilde oluşturmak için kapsamlı bir yazılım temeli sağlar. SDK, kaynakları kısıtlı cihazlar için optimize edilmiş özel rutinlerden karmaşık uygulamalar için oluşturulmuş yazılım paketlerine kadar çeşitli yazılımlar oluşturmak için genişletilebilir bir çerçeve sağlar.
Şekil 3: nRF Connect SDK, karmaşık IoT uygulamalarının geliştirilmesini hızlandıran kapsamlı bir yazılım yığını sağlar. (Resim kaynağı: Nordic Semiconductor)
NRF Connect SDK kodu, açık kaynaklı MCUBoot güvenli önyükleme yükleyicisini açık kaynaklı Zephyr gerçek zamanlı işletim sistemi (RTOS) ile birleştirerek, belleği sınırlı sistemlerden büyük bellek yapılandırmalarına kadar ölçeklenebilirliğe olanak tanır. Bu kombinasyonlara dayanarak Nordic'in nrf ve nrfxlib yazılım paketleri BLE, Bluetooth ağ ağları, Wi Fi, Matter ve Thread/Zigbee için gereken bağlantı protokolü yığınlarını sağlar. Ara katman yazılımı kitaplığı, donanım sürücüleri, güvenli ürün yazılımı ve Kısıtlı Uygulama Protokolü (CoAP) ve Mesaj Queuing Telemetri Aktarımı (MQTT) dahil olmak üzere bağlantı protokolleri için destek sağlar.
Nordic tarafından sağlanan nRF Connect SDK deposu çok sayıda örnek uygulama içerir ve uygulama kaynak kodunu hızlı bir şekilde oluşturmanızı kolaylaştırır. NRF Connect SDK'yı kullanarak kod deposunu oluşturduktan sonra, İskandinav ortamı, yapılandırma dosyalarını (*.conf) ve cihaz ağacı dosyalarını (*.dts) kullanarak kaynak kodunu çeşitli donanım yapılandırmalarındaki farklı uygulamalara kolayca yeniden yerleştirmenize olanak tanır (Şekil 4).