ST lançado recentemente ST4SIM, nosso primeiro eSIM certificado pela GSMA para IoT industrial e de consumo, bem como para o setor automotivo. Decidimos lançar o dispositivo para oferecer uma maneira mais flexível para os engenheiros usarem as redes celulares. A revolução do eSIM continua a promover o crescimento dos aplicativos celulares, liberando os desenvolvedores. Na verdade, em vez de ficar vinculado a uma operadora, um eSIM pode facilmente mudar para um provedor de rede diferente. O lançamento da nova família ST4SIM vem com diversos modelos. Alguns possuem configuração básica (ST4SIM-100x), enquanto outros são certificados GSMA (ST4SIM-200x), possuem recursos criptográficos (ST4SIM-x10) ou até mesmo certificação automotiva (ST4SIM-xxxA). Uma versão 5G está a caminho. Vamos, portanto, explorar o mais recente eSIM da ST, seu primeiro módulo, seu primeiro conselho, e veja como eles resolvem desafios para tornar as redes celulares mais acessíveis aos engenheiros de IoT.
ST4SIM e desafios de design
O Dispositivo ou Soluções de Eficiência
ST4SIM é compatível com GSMA M2M, bem como especificações SIMalliance, e suporta 4G (LTE), CAT-M e NB-IoT, entre outros. Como resultado, os engenheiros sabem que o novo ST4SIM é compatível com quase todas as redes e operadoras em todo o mundo. Além disso, o novo eSIM está disponível em WLCSP e MFF2, entre outros pacotes. O tamanho reduzido e a economia em um grande volume do pacote de escala de chip de nível de wafer o torna um favorito em aplicações industriais. Por outro lado, o MFF2 é um pacote muito padrão que atrairá engenheiros que já trabalham em aplicativos celulares.
Um dos motivos que levaram a ST a entrar na arena do eSIM foi ajudar os engenheiros a criar aplicativos mais eficientes. As equipes de design às vezes se esforçam para otimizar o desempenho e o consumo de energia de sua conexão de celular. Além disso, como os produtos IoT geralmente dependem de baterias pequenas, as otimizações inadequadas têm um efeito de bola de neve, especialmente quando alguns produtos devem durar dez anos no campo com uma única bateria. Uma maneira de o ST4SIM resolver esse problema é oferecendo um protocolo ISO / IEC 7816 entre o eSIM e o modem. Como resultado, quando este último entra em hibernação (modo de economia de energia (PSM) ou recepção descontínua estendida em modo inativo (i-eDRX), pode desligar o eSIM para maior eficiência energética. Da mesma forma, o ST4SIM também tem uma interface SPI para permitir que o microcontrolador se comunique de forma mais eficiente com seu elemento seguro.
O Módulo ou Soluções de Integração
Para tornar o novo eSIM ainda mais acessível, Murata está lançando o módulo LBAD0ZZ1SE que inclui um ST4SIM-200M, um STM32L462 e um modem celular LTE Cat M1 / NB-IoT. O componente resolve muitos desafios de design e oferece um microcontrolador poderoso o suficiente para lidar com a maioria das aplicações de IoT. Como resultado, é possível criar uma solução que não requer um MCU adicional. O módulo ainda inclui um adicional de 1 MB de Flash em cima dos 32 KB de Flash e 4 KB de RAM do STM512L160, que serão suficientes para processar dados de sensores e enviá-los para a nuvem, enquanto o consumo de energia do MCU é de apenas 2 µA no modo STOP irá garantir uma longa vida útil da bateria.
O módulo recebeu a certificação GCF / PTCRB, o que significa que integra todos os componentes necessários, incluindo o conector da antena e reguladores de potência (LDO). Portanto, as equipes precisam apenas conectar a antena ao conector µFl e a uma bateria capaz de fornecer 3.3 V. A configuração é, portanto, direta, contornando muitas das complexidades inerentes associadas ao eSIM. Os desenvolvedores podem simplesmente usar as interfaces de barramento do STM32 (SPI, UART ou I2C) para tirar vantagem do módulo rapidamente.
ST4SIM e desafios de implementação
B-L462E-CELL1 ou as soluções de hardware
O B-L462E-CELL1, que vem como uma alternativa ao P-L496G-CELL02 lançado em 2018, serve como a maneira mais rápida de experimentar o módulo de Murata e como um design de referência para criar um novo produto rapidamente. Na verdade, os engenheiros podem estudar os esquemas do ST enquanto trabalham em sua placa de circuito impresso e usar a placa para iniciar seu aplicativo. Por exemplo, ele só usa o STM32L4 no módulo para ajudar os designers a dimensionar suas necessidades em relação a um dos MCU mais populares para esse tipo de caso de uso. Há também um slot para as equipes usarem o cartão SIM de plástico da operadora. O B-L462E-CELL1 irá detectá-lo automaticamente e usá-lo para maior conveniência. Da mesma forma, incluímos um Tela OLED de 0.96 polegadas para permitir que os aplicativos mostrem certas informações, como o nome da operadora, a intensidade do sinal (RSSI) ou a hora e a data de recebimento da Internet.
A presença de um CODEC de áudio de baixa potência no B-L462E-CELL1 pode surpreender alguns. ST decidiu adicioná-lo, junto com um 3.5 jack mm para fones de ouvido, porque o módulo fornece alguns Recursos de VoIP. No entanto, os desenvolvedores devem entrar em contato com Murata para desbloqueá-los. O Discovery Kit também inclui um STMod + porta para conectar outras placas de expansão mais facilmente e facilitar a prototipagem. Também incluímos uma miríade de sensores para permitir que as equipes desenvolvam um aplicativo que pode monitorar remotamente as condições ambientais. Finalmente, os usuários podem alimentar a placa por meio de seu Porta USB ou três pilhas AAA. Com isso, é possível usar a prancha em campo com mais facilidade. Além disso, o sistema pode detectar automaticamente de onde vem a energia sem mover os jumpers.
Truphone ou a solução Cellular Plan
Assim que os engenheiros colocarem as mãos no B-L462E-CELL1, eles poderão aproveitar imediatamente sua conexão de celular, graças ao Parceiro autorizado ST Truphone. A operadora de rede virtual móvel oferece 50 MB de dados e alguns recursos de mensagens de texto gratuitamente por 90 dias. A caixa que contém o B-L462E-CELL1 incluirá instruções sobre como registrar e ativar o plano de dados através do portal da Truphone. Adicionamos o vídeo abaixo para mostrar como obter o ICCID do eSIM de um terminal serial antes do processo de ativação. O modem LTE Cat M/NB-IoT do módulo também significa que será possível utilizar o melhor tecnologia disponível.
Os leitores podem verificar a página de cobertura do Truphone para ver quais protocolos de celular estão disponíveis em seu país. Além disso, a ST também está trabalhando com fornecedores adicionais. As plataformas de conectividade da Truphone permitem que os usuários baixem e habilitem perfis de operadoras móveis conforme definido pela GSMA. Como resultado, os engenheiros devem esperar um forte suporte em todo o mundo e, em muitos casos, o reconhecimento automático de seu operador. Além disso, os clientes que desejam verificar os serviços de provisionamento remoto de SIM podem entrar em contato com a Truphone ou com as equipes de suporte do ST para obter mais informações.
X-CUBE-CELLULAR ou as Soluções de Software
Outro aspecto crítico do ecossistema de desenvolvimento da ST é o X-CUBE-CELULAR pacote de expansão de software. Um de seus pontos fortes vem de seu camada de abstração que permite aos engenheiros alternar para modems diferentes, principalmente recompilando com o driver de modem de destino fornecido pela ST. O X-CUBE-CELLULAR também oferece suporte a uma camada de abstração de comunicação com o ST4SIM. Os desenvolvedores precisam apenas usar a interface ISO via modem ou comunicação direta via SPI. Como é tradicional, o X-CUBE-CELLULAR oferece exemplos de aplicação. Por exemplo, os desenvolvedores podem usar o software da ST para enviar um comando ping ou mensagens de eco TCP e UDP para avaliar a qualidade de uma comunicação ponta a ponta na Internet, verificando a latência. Além disso, um Wiki no X-CUBE-CELLULAR orientará os desenvolvedores em instruções, dicas e perguntas frequentes. Na verdade, o pacote oferece recursos abrangentes com o objetivo de facilitar muito o desenvolvimento de aplicativos.
O middleware do X-CUBE-CELLULAR gerencia a configuração da conectividade celular e mantém a disponibilidade do serviço. Por exemplo, ele seleciona o SIM correto com base nas políticas definidas pelo usuário final e configura o APN de acordo. O X-CUBE-CELLULAR instruirá o modem a se conectar à rede celular e monitorará todos os eventos de status da rede. Ele até informará a aplicação da prontidão do serviço de celular para conectividade de dados para evitar o polling do status da rede. Os clientes também podem usar o middleware para aproveitar o elemento seguro ST4SIM para armazenar informações confidenciais. O tratamento de certificados e chaves para configuração segura e comunicações criptografadas pela Internet (TLS ou DTLS) ficou mais simples. O pacote de software também suporta comutação remota de SIM usando a plataforma eSIM Remote SIM Provisioning da Truphone. O pacote X-CUBE-CELLULAR simplesmente monitora eventos de comutação SIM para reconfigurar o sistema e reconectá-lo à rede.
Uma nova maneira de trabalhar em aplicativos celulares
Muitas equipes frequentemente subestimam a complexidade por trás do desenvolvimento de soluções celulares. Tradicionalmente, os engenheiros precisam aprender os comandos AT para cada fornecedor de modem e escrever aplicativos em torno deles. Os desenvolvedores também devem adotar paradigmas de programação defensivos estritos para garantir a robustez de seu sistema, independentemente dos problemas que possam surgir. Por exemplo, no caso de perda de rede, o código pode precisar pesquisar o status da rede para restabelecer a conexão. O middleware X-CUBE-CELLULAR faz tudo isso em nome do aplicativo e permite aos desenvolvedores lidar com a conectividade celular como fariam com um protocolo IP simples.
O pacote ainda suporta uma interface padrão baseada no popular soquete BSD para tornar as coisas ainda mais intuitivas. Também facilita a integração de soluções de terceiros. Como resultado, a ST está trabalhando com membros do Programa de Parceiros que pré-integraram seu middleware em nuvem, como o LwM2M, no X-CUBE-CELLULAR.