ST wurde kürzlich eingeführt ST4SIM, unser erstes GSMA-zertifiziertes eSIM für Industrie- und Consumer-IoT sowie für Automotive. Wir haben uns entschieden, das Gerät herauszubringen, um Ingenieuren eine flexiblere Möglichkeit zur Nutzung von Mobilfunknetzen zu bieten. Die eSIM-Revolution fördert weiterhin das Wachstum mobiler Anwendungen, indem sie Entwicklern mehr Freiheit gibt. Anstatt an einen Betreiber gebunden zu sein, kann eine eSIM problemlos zu einem anderen Netzanbieter wechseln. Die Einführung der neuen ST4SIM-Familie umfasst mehrere Modelle. Einige verfügen über eine Basiskonfiguration (ST4SIM-100x), andere sind GSMA-zertifiziert (ST4SIM-200x), verfügen über kryptografische Funktionen (ST4SIM-x10) oder sogar über eine Automobilzertifizierung (ST4SIM-xxxA). Sogar eine 5G-Version ist in Vorbereitung. Lassen Sie uns daher die neueste eSIM von ST erkunden, die erste Modulen, seinem ersten Board, und sehen Sie, wie sie Herausforderungen lösen, um Mobilfunknetze für IoT-Ingenieure zugänglicher zu machen.
ST4SIM und Designherausforderungen
Das Gerät oder die Effizienzlösungen
ST4SIM ist kompatibel mit GSMA M2M sowie SIMalliance Spezifikationen und unterstützt unter anderem 4G (LTE), CAT-M und NB-IoTo. Als Ergebnis wissen Ingenieure, dass die neue ST4SIM mit fast allen Netzen und Betreibern weltweit kompatibel ist. Darüber hinaus ist die neue eSIM verfügbar in WLCSP und MFF2, unter anderem Pakete. Der geringe Platzbedarf und die Kosteneffizienz in einem großen Volumen des Wafer-Level-Chip-Scale-Packages machen es zu einem Favoriten in industriellen Anwendungen. Andererseits ist das MFF2 ein sehr Standardpaket, das Ingenieure anziehen wird, die bereits an Mobilfunkanwendungen arbeiten.
Einer der Gründe, die ST dazu bewegten, in die eSIM-Arena einzusteigen, war die Unterstützung von Ingenieuren bei der Entwicklung effizienterer Anwendungen. Designteams haben manchmal Schwierigkeiten, die Leistung und den Stromverbrauch ihrer Mobilfunkverbindung zu optimieren. Da IoT-Produkte außerdem häufig auf kleine Batterien angewiesen sind, haben schlechte Optimierungen einen Schneeballeffekt, insbesondere wenn einige Produkte mit einer einzigen Batterie zehn Jahre im Feld halten müssen. ST4SIM löst dieses Problem, indem es ein ISO/IEC 7816-Protokoll zwischen der eSIM und dem Modem anbietet. Dadurch kann dieser beim Schlafengehen (Energiesparmodus (PSM) oder verlängerter unterbrochener Empfang im Idle-Modus (i-eDRX)) die eSIM energieeffizienter abschalten. Ebenso verfügt ST4SIM auch über eine SPI-Schnittstelle, damit der Mikrocontroller effizienter mit seinem sicheren Element kommunizieren kann.
Das Modul oder die Integrationslösungen
Um die neue eSIM noch zugänglicher zu machen, bringt Murata das LBAD0ZZ1SE-Modul auf den Markt, das ein ST4SIM-200M, ein STM32L462 und ein LTE Cat M1/NB-IoT-Mobilfunkmodem umfasst. Die Komponente löst viele Designherausforderungen und bietet einen ausreichend leistungsstarken Mikrocontroller, um die meisten IoT-Anwendungen zu bewältigen. Dadurch ist es möglich, eine Lösung zu erstellen, die keine zusätzliche MCU benötigt. Das Modul enthält sogar 1 MB Flash zusätzlich zu den 32 KB Flash und 4 KB RAM des STM512L160, die ausreichen, um Daten von Sensoren zu verarbeiten und in die Cloud zu senden, während der Stromverbrauch der MCU nur 2 µA beträgt im STOP-Modus sorgt für eine lange Batterielebensdauer.
Das Modul hat eine GCF/PTCRB-Zertifizierung erhalten, was bedeutet, dass es alle notwendigen Komponenten integriert, einschließlich des Antennenanschlusses und der Leistungsregler (LDO). Daher müssen die Teams nur die Antenne an den µFl-Anschluss und an eine Batterie mit einer Kapazität von 3.3 V anschließen. Die Konfiguration ist daher unkompliziert und umgeht viele der inhärenten Komplexitäten, die mit eSIM verbunden sind. Entwickler können einfach die Busschnittstellen des STM32 (SPI, UART oder I2C) verwenden, um die Vorteile des Moduls schnell zu nutzen.
ST4SIM und Herausforderungen bei der Implementierung
B-L462E-CELL1 oder die Hardwarelösungen
Der B-L462E-CELL1, der als Alternative zum 496 eingeführten P-L02G-CELL2018 auf den Markt kommt, dient als schnellste Möglichkeit, mit Muratas Modul zu experimentieren und als Referenzdesign für die schnelle Entwicklung eines neuen Produkts. Tatsächlich können Ingenieure die Schaltpläne von ST studieren, während sie an ihrer Leiterplatte arbeiten, und das Board verwenden, um ihre Anwendung zu starten. Zum Beispiel verwendet es nur die STM32L4 im Modul, um Designern dabei zu helfen, ihre Anforderungen mit einer der beliebtesten MCUs für diese Art von Anwendungsfall abzugleichen. Es gibt auch einen Steckplatz für Teams, um die Plastik-SIM-Karte ihres Betreibers zu verwenden. Der B-L462E-CELL1 erkennt es automatisch und verwendet es für mehr Komfort. Ebenso haben wir a 0.96-Zoll-OLED-Display um es Anwendungen zu ermöglichen, bestimmte Informationen wie den Namen des Betreibers, die Signalstärke (RSSI) oder die aus dem Internet empfangene Uhrzeit und das Datum anzuzeigen.
Die Anwesenheit von a Low-Power-Audio-CODEC auf dem B-L462E-CELL1 mag einige überraschen. ST beschloss, es zusammen mit a . hinzuzufügen 3.5 mm Klinke für Headsets, da das Modul einiges bietet VoIP-Funktionen. Entwickler müssen sich jedoch an Murata wenden, um sie freizuschalten. Das Discovery Kit enthält auch ein STMod+-Port um andere Erweiterungskarten einfacher anzuschließen und das Prototyping zu erleichtern. Wir haben auch eine Vielzahl von Sensoren integriert, damit Teams eine Anwendung entwickeln können, die die Umgebungsbedingungen aus der Ferne überwachen kann. Schließlich können Benutzer das Board über seine USB-Anschluss oder drei AAA-Batterien. Dadurch ist es möglich, das Board leichter im Feld zu verwenden. Darüber hinaus kann das System automatisch erkennen, woher der Strom kommt, ohne die Jumper zu verschieben.
Truphone oder die Mobilfunktariflösung
Sobald Ingenieure das B-L462E-CELL1 in die Hände bekommen, können sie dank des autorisierten ST-Partners Truphone sofort ihre Mobilfunkverbindung genießen. Der mobile virtuelle Netzbetreiber bietet 50 Tage lang kostenlos 90 MB Daten und einige SMS-Funktionen. Die Box mit dem B-L462E-CELL1 enthält Anweisungen zur Registrierung und Aktivierung des Datentarifs über das Webportal von Truphone. Wir haben das folgende Video hinzugefügt, um zu zeigen, wie Sie die ICCID der eSIM vor dem Aktivierungsprozess von einem seriellen Terminal erhalten. Durch das LTE Cat M/NB-IoT-Modem des Moduls ist zudem eine optimale Nutzung möglich Technologie erhältlich.
Leser können die Abdeckungsseite von Truphone überprüfen, um zu sehen, welche Mobilfunkprotokolle in ihrem Land verfügbar sind. Darüber hinaus arbeitet ST auch mit weiteren Anbietern zusammen. Die Konnektivitätsplattformen von Truphone ermöglichen Benutzern das Herunterladen und Aktivieren von Profilen von Mobilfunkanbietern, wie von GSMA definiert. Daher sollten Ingenieure weltweit eine starke Unterstützung und in vielen Fällen eine automatische Erkennung ihres Bedieners erwarten können. Darüber hinaus können Kunden, die die Remote-SIM-Bereitstellungsdienste überprüfen möchten, die Truphone- oder ST-Supportteams für weitere Informationen kontaktieren.
X-CUBE-CELLULAR oder die Softwarelösungen
Ein weiterer kritischer Aspekt des Entwicklungsökosystems von ST ist der X-WÜRFEL-ZELLULÄR Software-Erweiterungspaket. Eine seiner Stärken liegt in seinem Abstraktionsschicht Dies ermöglicht es Ingenieuren, zu anderen Modems zu wechseln, indem sie hauptsächlich mit dem von ST bereitgestellten Zielmodemtreiber neu kompilieren. X-CUBE-CELLULAR unterstützt auch eine Abstraktionsschicht der Kommunikation mit ST4SIM. Entwickler müssen lediglich die ISO-Schnittstelle über das Modem oder die direkte Kommunikation über SPI verwenden. Der X-CUBE-CELLULAR bietet traditionell Anwendungsbeispiele. Entwickler können beispielsweise die Software von ST verwenden, um eine Ping-Befehl oder TCP- und UDP-Echonachrichten die Qualität einer Ende-zu-Ende-Kommunikation über das Internet durch Überprüfung der Latenz zu bewerten. Außerdem, a Wiki auf X-CUBE-CELLULAR führt Entwickler durch Anleitungen, Tipps und die am häufigsten gestellten Fragen. Tatsächlich bietet das Paket umfangreiche Funktionen, die die Entwicklung von Anwendungen erheblich erleichtern sollen.
Die Middleware des X-CUBE-CELLULAR verwaltet die Konfiguration der Mobilfunkverbindung und hält die Verfügbarkeit des Dienstes aufrecht. Es wählt beispielsweise die richtige SIM basierend auf den vom Endbenutzer definierten Richtlinien aus und konfiguriert den APN entsprechend. X-CUBE-CELLULAR weist dann das Modem an, sich mit dem Mobilfunknetz zu verbinden und überwacht alle Netzwerkstatusereignisse. Es informiert die Anwendung sogar über die Bereitschaft des Mobilfunkdienstes für die Datenkonnektivität, um eine Abfrage des Netzwerkstatus zu vermeiden. Kunden können die Middleware auch verwenden, um das sichere ST4SIM-Element zum Speichern sensibler Informationen zu nutzen. Der Umgang mit Zertifikaten und Schlüsseln für eine sichere Einrichtung und verschlüsselte Kommunikation über das Internet (TLS oder DTLS) wurde jetzt noch einfacher. Das Softwarepaket unterstützt auch den Remote-SIM-Wechsel mit der eSIM Remote SIM Provisioning-Plattform von Truphone. Das X-CUBE-CELLULAR-Paket überwacht einfach SIM-Switching-Ereignisse, um das System neu zu konfigurieren und wieder mit dem Netzwerk zu verbinden.
Eine neue Art, an Mobilfunkanwendungen zu arbeiten
Zu viele Teams unterschätzen oft die Komplexität hinter der Entwicklung von Mobilfunklösungen. Traditionell müssen Ingenieure die AT-Befehle für jeden Modemanbieter lernen und Anwendungen um sie herum schreiben. Entwickler müssen außerdem strenge defensive Programmierparadigmen anwenden, um die Robustheit ihres Systems unabhängig von auftretenden Problemen sicherzustellen. Im Falle eines Netzwerkverlusts muss der Code beispielsweise möglicherweise den Netzwerkstatus abfragen, um die Verbindung wiederherzustellen. Die Middleware X-CUBE-CELLULAR erledigt all dies im Auftrag der Anwendung und bietet Entwicklern die Möglichkeit, die Mobilfunkverbindung wie mit einem einfachen IP-Protokoll zu handhaben.
Das Paket unterstützt sogar eine Standardschnittstelle basierend auf dem beliebten BSD-Socket, um die Bedienung noch intuitiver zu gestalten. Es erleichtert auch die Integration von Drittanbieterlösungen. Aus diesem Grund arbeitet ST mit Mitgliedern des Partnerprogramms zusammen, die ihre Cloud-Middleware wie LwM2M zusätzlich zu X-CUBE-CELLULAR vorintegriert haben.