Globale IoT-Konnektivität kombiniert mit flexibler Wahl von Provider und Services: Dafür hat Avnet Silica eigens ein Arduino Shield für Low-Power-Wide-Area-Netzwerke entwickelt.
Die Multi-Mode-Konnektivitätskarte unterstützt Narrowband-IoT (LTE Cat. NB1), LTE Cat. M1 und EGPRS als Fallback. Zudem kann die Konfiguration der MNO/VNO-Konnektivität über den gesamten Lebenszyklus bedarfsgerecht geändert werden, da das integrierte SIM optional auch eUICC-kompatibel ausgelegt werden kann.
Dank Verwendung der Arduino-UNO-R3-Steckverbinder-Spezifikation eignet es sich hervorragend für Anwendungen mit kleinen und mittleren industriellen Losgrößen sowie als Ausgangspunkt für kundenspezifische Designs in hohen Stückzahlen. Die Standardisierung des Arduino-Steckverbinderformats ermöglicht es Entwicklern, auf einer Vielzahl von Standardbaugruppen zurückzugreifen. So gibt es ein reichhaltiges Ökosystem an Mikrocontroller- bzw. Applikationsprozessor-Boards sowie auch Erweiterungsbaugruppen im Arduino-Shield-Format. Mit wenigen Handgriffen lassen sich so NB-IoT- oder Cat.-M1-angebundene IoT-Gateways, -Devices und smarte Sensoren auf Basis des quelloffenen Arduino-Standards zusammenstellen. Vorteile dieser Standardisierung sind nicht nur die Verwendung von COTS- (commercial-off-the-shelf) Hardware, sodass keine NRE-Kosten produziert werden. Es ist auch die Herstellerunabhängigkeit von einer spezifischen Lösung, die OEMs schätzen. So gibt es zumeist auch einen zweiten Anbieter einer vergleichbaren Lösung, was den Wettbewerb fördert und damit die Beschaffungskosten senkt. Letztlich steigert ein großes Open-Source-Ökosystem auch die Design-Sicherheit und ermöglicht Langzeitverfügbarkeit, was Investitionen in eine OEM-Lösung langfristig sichert.
Das Avnet Silica NB-IoT Sensor Shield
Das neue, optional auch eUICC-kompatible NB-IoT Sensor Shield von Avnet Silica basiert auf dem BG96 von Quectel und unterstützt neben FTP/HTTP/MQTT und TLS auch PPP/TCP/UDP-Protokolle. Neben seiner hohen Flexibilität überzeugt es auch durch seinen extrem geringen Stromverbrauch, der bei rund 10 µA im Stromsparmodus liegt und damit im Batteriebetrieb extrem lange Laufzeiten ermöglicht. Trotz dieser extrem energiesparenden Auslegung bietet das Shield optional auch eine BG96-integrierte Geolokalisierung für alle gängigen Standards wie GPS, GLONASS, BeiDou/Compass, Galileo und QZSS, sodass Verwaltungs- und Maintenance-Aufgaben optimiert werden können, ohne für diese Funktionen – die bei massiv verteilten IoT-Applikationen schon quasi zum Standard gehören – weitere Arduino-Shields zukaufen zu müssen. Die hohe Flexibilität des Shields wird zudem durch den Pmod-Steckverbinder erweitert, der alternativ zum Arduino-Shield-Anschluss als Schnittstelle zum Prozessor-Board genutzt werden kann.
Flexible Programmierung
mit ARM mbed
Das NB-IoT Sensor Shield unterstützt alle gängigen Betriebssysteme wie Android, Linux und Windows. Die Steuerung des Modems erfolgt mit dem AT-Befehlssatz über UART- oder USB-Schnittstelle. Das Board bietet zudem einen eigenen Netzwerk-Stack einschließlich SSL/TLS-Verschlüsselung. Zusätzlich stehen für die Board-interne Programmierung auf Basis des ARM-mbed-Betriebssystems auch weitere freie Netzwerk-Stacks für COAP- und MQTT-Clients zur Verfügung. Die Unterstützung dieses für die Board-Programmierung genutzten Betriebssystems ermöglicht es, Anwendungs- und Komponentenbibliotheken sowie Toolchains über verschiedene MCUs hinweg unverändert zu nutzen, was die Portabilität eigenen Codes ermöglicht und so NRE-Kosten reduziert. Der Kernel des Boards basiert übrigens auf dem etablierten, weit verbreiteten, quelloffenen CMSIS-RTOS RTX. Das Board kann also auch mit Echtzeit-ARM-mbed-Betriebssystem betrieben werden.
Starterkit für NB-IoT-Konnektivität
Avnet Silica stellt OEM Entwicklern für das neue NB-IoT Sensor Shield optional auch alle Komponenten zusammen, die sie zur Evaluierung brauchen – beispielsweise X-Nucleo-Sensor-Boards und das STM32-Nucleo-64-Prozessor-Board von STMicroelectronics, das auch von der Arduino-IDE unterstützt wird, sodass die überwiegende Mehrheit der Code-Bibliotheken mit diesen Boards arbeiten kann. Das Board STM32 Nucleo-64 ist aber nur ein Beispiel für potenzielle Kunden-Konfigurationen mit diesem NB-IoT-Arduino-Shield. Eine Vielzahl weiter Entwicklungs-Boards von Lieferanten wie ST, Renesas, Microchip, Nordic und NXP können ebenfalls bereitgestellt werden.