Utiliser un kit prêt à l'emploi pour créer et déployer rapidement des dispositifs IoT multiprotocoles sécurisés

Même si le développement des dispositifs Internet des objets (IoT) a évolué, leur connectivité reste un défi permanent. Il y a dix ans, la conception de dispositifs permettant aux premiers utilisateurs IoT de se connecter sans efforts héroïques était un défi. Aujourd'hui, les dispositifs IoT doivent non seulement pouvoir se connecter de manière transparente dès leur sortie de l'emballage, mais ils doivent également garantir une connectivité sécurisée sur des réseaux hétérogènes tout en optimisant la durée de vie des batteries. La réduction des délais de livraison complique davantage la conception IoT pour les développeurs s'efforçant de répondre rapidement à la pression concurrentielle. C'est pourquoi il est devenu essentiel de trouver un kit de développement riche en fonctionnalités pour les systèmes sur puce (SoC) sans fil basse consommation, soutenu par un écosystème complet. Nordic Semiconductor propose un tel kit de développement répondant à toutes ces exigences.

Le nRF54L15 de Nordic est un kit de développement basé sur la carte d'évaluation nRF54L15-DK (Figure 1), et il a été conçu pour accélérer les conceptions IoT avec les SoC sans fil série nRF54L de Nordic, y compris le nRF54L15. Il peut également émuler les dispositifs nRF54L10 et nRF54L05. Outre un ensemble complet de fichiers de conception matérielle, le kit inclut une carte qui offre une plateforme de développement sans fil complète avec le SoC sans fil nRF54L15 de Nordic, 8 Mo de mémoire Flash externe, un circuit intégré de gestion de l'alimentation, et des antennes de communication en champ proche (NFC) et de 2,4 GHz.

Figure 1 : La carte de développement nRF54L15-DK combine un SoC sans fil nRF54L15, une mémoire Flash, un circuit intégré de gestion de l'alimentation et des connecteurs pour former une plateforme matérielle complète qui prend en charge le déploiement rapide de dispositifs IoT multiprotocoles sécurisés. (Source de l'image : Nordic Semiconductor)

Outre un ensemble de connecteurs de débogage et d'embases de profilage de l'alimentation, la carte offre plusieurs composants d'interface utilisateur, notamment des diodes électroluminescentes (LED) et des boutons pour l'interaction manuelle pendant le débogage et l'exécution du logiciel. Trois rangées de connecteurs mettent en évidence les ports d'entrée/sortie à usage général (GPIO) du SoC, offrant un accès complet à un SoC sans fil conçu pour les applications IoT alimentées par batterie.

Conception pour les applications IoT basse consommation

La gamme de SoC sans fil nRF54L de Nordic fait partie de la quatrième génération de SoC Bluetooth Low Energy (BLE) de Nordic. L'expérience de Nordic se reflète dans la compilation d'un ensemble complet de fonctionnalités et de capacités essentielles dans les conceptions exigeant une connectivité multiprotocole et une durée de vie des batteries étendue. Tous les produits de la gamme nRF54L présentent la même architecture, ne différant que par la quantité de mémoire non volatile (NVM) et de mémoire vive (RAM), le nRF54L15 offrant la plus grande capacité, soit 1,5 Mo et 256 Ko, respectivement.

L'architecture s'articule autour de deux processeurs (Figure 2), à savoir un cœur principal Arm Cortex-M33 et le coprocesseur RISC-V de Nordic. Tandis que le processeur Arm Cortex-M33 gère le traitement des applications, le cœur RISC-V décharge les tâches critiques en termes de temps en fournissant un traitement à faible latence pour l'ensemble des E/S, des temporisateurs et des périphériques de l'architecture.

Figure 2 : Les SoC sans fil nRF54L intègrent un cœur Arm Cortex-M33 et un coprocesseur RISC-V avec un émetteur-récepteur multiprotocole et un ensemble étendu de périphériques. (Source de l'image : Nordic Semiconductor)

L'architecture du nRF54L répond aux préoccupations actuelles en matière de dispositifs IoT plus sécurisés et offre de multiples améliorations de sécurité clés, notamment Arm TrustZone, la protection contre les altérations, l'accélération cryptographique, le débogage authentifié, le stockage sécurisé des clés et une zone de démarrage immuable qui établit la racine de la confiance. Combinées, ces fonctionnalités offrent les bases nécessaires pour des mises à jour OTA sécurisées, un démarrage sécurisé et l'exécution sécurisée d'applications de confiance.

Pour les communications sans fil, le processeur Arm Cortex-M33 gère l'exécution des piles sans fil multiprotocoles. Il fonctionne en combinaison avec l'émetteur-récepteur 2,4 GHz multiprotocole basse consommation intégré, qui offre une puissance d'émission de 8 dBm et une sensibilité de réception de -96 dBm.

La combinaison de la disponibilité de la pile et de la capacité matérielle garantit que la conception pourra prendre en charge un large éventail de technologies de connectivité et de protocoles IoT de pointe, y compris Bluetooth 6.0, BLE, Zigbee, Thread, Matter, Amazon Sidewalk et des protocoles 2,4 GHz propriétaires jusqu'à 4 Mbps. Si votre dispositif IoT doit également prendre en charge la coexistence Wi-Fi, le processeur Arm Cortex-M33 exécute la pile Wi-Fi pour une puce auxiliaire Wi-Fi série nRF70 de Nordic, conçue pour se connecter facilement aux SoC série nRF de Nordic, tels que ceux de la gamme nRF54L.

Les SoC sans fil nRF54L sont entièrement qualifiés pour BLE Core 6.0 et offrent des fonctionnalités telles que Bluetooth Channel Sounding. La technologie Channel Sounding (sondage de canaux) promet un niveau de précision et de sécurité de mesure de distance inédit, requis pour les étiquettes de nouvelle génération, les serrures intelligentes, les appareils électroménagers et le suivi des actifs.

Les ressources logicielles accélèrent la conception de logiciels IoT

Alors que le kit de développement nRF54L15-DK fournit une plateforme matérielle prête à l'emploi pour le développement de dispositifs basés sur le nRF54L, le kit de développement logiciel (SDK) nRF Connect de Nordic (Figure 3) fournit une base logicielle complète pour la création rapide d'applications logicielles IoT. Le SDK fournit une infrastructure extensible pour la création de logiciels, s'étendant de routines spécialisées optimisées pour les dispositifs à ressources limitées à des progiciels conçus pour des applications complexes.

Figure 3 : Le SDK nRF Connect offre une pile logicielle complète pour accélérer le développement d'applications IoT sophistiquées. (Source de l'image : Nordic Semiconductor)

Le code du SDK nRF Connect combine le chargeur d'amorçage sécurisé MCUBoot open-source et le système d'exploitation en temps réel (RTOS) Zephyr open-source, capable de s'adapter aux systèmes à mémoire limitée comme aux configurations à mémoire étendue. S'appuyant sur ces combinaisons, les packs nrf et nrfxlib de Nordic fournissent les piles de protocoles de connectivité requises pour BLE, Bluetooth Mesh, Wi-Fi, Matter et Thread/Zigbee. Les bibliothèques d'intergiciels fournissent des pilotes matériels, des micrologiciels de sécurité et des protocoles de connectivité de support, notamment CoAP (Constrained Application Protocol) et MQTT Message Queuing Telemetry Transport), entre autres.

Le référentiel nRF Connect SDK de Nordic, publiquement accessible, inclut un large éventail d'applications d'exemples permettant de démarrer rapidement la création du code source de votre application. Après avoir créé la base de code avec le SDK nRF Connect, l'utilisation des fichiers de configuration (*.conf) et des fichiers devicetree (*.dts) dans l'environnement Nordic vous permet de recibler facilement votre code source pour différentes applications sur diverses configurations matérielles (Figure 4).

Figure 4 : L'infrastructure de développement logiciel de Nordic simplifie la formulation du code source d'application qui peut être facilement reciblé pour créer des applications uniques fonctionnant sur différentes configurations matérielles. (Source de l'image : Nordic Semiconductor)

Conclusion

La demande de connectivité multiprotocole sécurisée complique la tâche des développeurs IoT, déjà confrontés à des délais de livraison de plus en plus courts. Le kit de développement nRF54L15 de Nordic Semiconductor fournit une base matérielle/logicielle complète pour le développement rapide de dispositifs IoT basse consommation capables de répondre aux exigences émergentes.