เอสทีเพิ่งเปิดตัว ST4SIMซึ่งเป็น eSIM ตัวแรกที่ได้รับการรับรองจาก GSMA สำหรับ IoT เชิงอุตสาหกรรมและผู้บริโภค รวมถึงยานยนต์. เราตัดสินใจเปิดตัวอุปกรณ์เพื่อให้วิศวกรใช้เครือข่ายเซลลูลาร์ได้อย่างยืดหยุ่นมากขึ้น การปฏิวัติ eSIM ยังคงส่งเสริมการเติบโตของแอปพลิเคชั่นมือถือโดยช่วยให้นักพัฒนาเป็นอิสระ แท้จริงแล้ว แทนที่จะผูกมัดกับผู้ให้บริการรายเดียว eSIM สามารถเปลี่ยนไปใช้ผู้ให้บริการเครือข่ายรายอื่นได้อย่างง่ายดาย การเปิดตัวตระกูล ST4SIM ใหม่ มีหลายรุ่น บางรุ่นมีการกำหนดค่าพื้นฐาน (ST4SIM-100x) ในขณะที่บางรุ่นได้รับการรับรองจาก GSMA (ST4SIM-200x) มีความสามารถในการเข้ารหัส (ST4SIM-x10) หรือแม้แต่การรับรองด้านยานยนต์ (ST4SIM-xxxA) เวอร์ชัน 5G ยังอยู่ในระหว่างดำเนินการอีกด้วย ให้เราสำรวจ eSIM ล่าสุดของ ST ก่อน โมดูลบอร์ดแรก และดูว่าพวกเขาแก้ปัญหาท้าทายอย่างไรเพื่อทำให้วิศวกร IoT เข้าถึงเครือข่ายเซลลูล่าร์ได้มากขึ้น
ST4SIM และความท้าทายด้านการออกแบบ
โซลูชันอุปกรณ์หรือประสิทธิภาพ
ST4SIM สอดคล้องกับ GSMA M2M เช่นเดียวกับข้อกำหนด SIMalliance และรองรับ 4G (LTE), CAT-M และ NB-IoT เป็นต้น. เป็นผลให้วิศวกรรู้ว่า ST4SIM ใหม่เข้ากันได้กับเครือข่ายและผู้ให้บริการเกือบทั้งหมดทั่วโลก นอกจากนี้ eSIM ใหม่ยังมีให้ใน WLCSP และ MFF2ท่ามกลางแพ็คเกจอื่นๆ รอยขนาดเล็กและความคุ้มค่าในชุดชิประดับเวเฟอร์ปริมาณมากทำให้เป็นที่ชื่นชอบในการใช้งานทางอุตสาหกรรม ในทางกลับกัน MFF2 เป็นแพ็คเกจมาตรฐานที่จะดึงดูดวิศวกรที่ทำงานเกี่ยวกับแอปพลิเคชันมือถืออยู่แล้ว
สาเหตุหนึ่งที่ผลักดันให้ ST เข้าสู่เวที eSIM คือการช่วยให้วิศวกรสร้างแอปพลิเคชันที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น บางครั้งทีมออกแบบมีปัญหาในการเพิ่มประสิทธิภาพและการใช้พลังงานของการเชื่อมต่อมือถือ ยิ่งไปกว่านั้น เนื่องจากผลิตภัณฑ์ IoT มักใช้แบตเตอรี่ขนาดเล็ก การเพิ่มประสิทธิภาพที่ไม่ดีจึงส่งผลต่อก้อนหิมะ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อผลิตภัณฑ์บางอย่างต้องใช้เวลา XNUMX ปีในภาคสนามด้วยแบตเตอรี่เพียงก้อนเดียว วิธีหนึ่งที่ ST4SIM แก้ปัญหานี้คือการนำเสนอโปรโตคอล ISO/IEC 7816 ระหว่าง eSIM และโมเด็ม. เป็นผลให้เมื่อคนหลังเข้าสู่โหมดสลีป (โหมดประหยัดพลังงาน (PSM) หรือการรับสัญญาณที่ไม่ต่อเนื่องเป็นเวลานานในโหมดไม่ได้ใช้งาน (i-eDRX) จะสามารถปิด eSIM เพื่อประหยัดพลังงานได้มากขึ้น ในทำนองเดียวกัน ST4SIM ยังมีอินเทอร์เฟซ SPI เพื่อให้ไมโครคอนโทรลเลอร์สามารถสื่อสารได้อย่างมีประสิทธิภาพยิ่งขึ้นด้วยองค์ประกอบที่ปลอดภัย.
โมดูลหรือโซลูชั่นการรวมIntegrat
เพื่อให้ eSIM ใหม่เข้าถึงได้ง่ายขึ้น Murata ได้เปิดตัวโมดูล LBAD0ZZ1SE ซึ่งประกอบด้วย ST4SIM-200M, STM32L462 และโมเด็มเซลลูลาร์ LTE Cat M1/NB-IoT. ส่วนประกอบนี้ช่วยแก้ปัญหาด้านการออกแบบมากมายและมีไมโครคอนโทรลเลอร์ที่ทรงพลังเพียงพอที่จะจัดการกับแอปพลิเคชัน IoT ส่วนใหญ่ ด้วยเหตุนี้ จึงเป็นไปได้ที่จะสร้างโซลูชันที่ไม่ต้องการ MCU เพิ่มเติม โมดูลยังมี Flash เพิ่มเติม 1 MB ที่ด้านบนของแฟลช 32 KB ของ STM4L512 และ RAM 160 KB ของ STM2LXNUMX ซึ่งจะเพียงพอที่จะประมวลผลข้อมูลจากเซ็นเซอร์และส่งไปยังคลาวด์ ในขณะที่ MCU กินไฟเพียง XNUMX µA ในโหมด STOP จะช่วยยืดอายุการใช้งานแบตเตอรี่
โมดูลนี้ได้รับการรับรองจาก GCF/PTCRB ซึ่งแสดงว่าได้รวมส่วนประกอบทั้งหมดที่จำเป็น รวมทั้งขั้วต่อเสาอากาศและตัวควบคุมกำลัง (LDO) ดังนั้น ทีมงานเพียงแค่ต้องเชื่อมต่อเสาอากาศกับขั้วต่อ µFl และกับแบตเตอรี่ที่สามารถส่ง 3.3 V ได้ ดังนั้น การกำหนดค่าจึงตรงไปตรงมา โดยข้ามความซับซ้อนที่มีอยู่มากมายที่เกี่ยวข้องกับ eSIM นักพัฒนาสามารถใช้อินเทอร์เฟซบัสของ STM32 (SPI, UART หรือ I2C) เพื่อใช้ประโยชน์จากโมดูลได้อย่างรวดเร็ว
ความท้าทายของ ST4SIM และการใช้งาน
B-L462E-CELL1 หรือ Hardware Solutions
B-L462E-CELL1 ซึ่งมาเป็นทางเลือกแทน P-L496G-CELL02 ที่เปิดตัวในปี 2018 เป็นวิธีที่เร็วที่สุดในการทดลองกับโมดูลของ Murata และเป็นการออกแบบอ้างอิงเพื่อสร้างผลิตภัณฑ์ใหม่อย่างรวดเร็ว. อันที่จริง วิศวกรสามารถศึกษาแผนผังของ ST ขณะทำงานบน PCB และใช้บอร์ดเพื่อเริ่มใช้งาน ตัวอย่างเช่น ใช้เฉพาะ STM32L4 ในโมดูลเพื่อช่วยให้นักออกแบบกำหนดขนาดความต้องการของตนกับหนึ่งใน MCU ที่ได้รับความนิยมมากที่สุดสำหรับกรณีการใช้งานประเภทนี้ นอกจากนี้ยังมีช่องสำหรับให้ทีมใช้ซิมการ์ดพลาสติกของผู้ให้บริการ B-L462E-CELL1 จะตรวจจับและใช้งานโดยอัตโนมัติเพื่อความสะดวกยิ่งขึ้น ในทำนองเดียวกัน เราได้รวม a จอแสดงผล OLED ขนาด 0.96 นิ้ว เพื่อให้แอปพลิเคชันแสดงข้อมูลบางอย่าง เช่น ชื่อผู้ให้บริการ ความแรงของสัญญาณ (RSSI) หรือเวลาและวันที่ที่ได้รับจากอินเทอร์เน็ต
การปรากฏตัวของไฟล์ CODEC เสียงกำลังต่ำ บน B-L462E-CELL1 อาจทำให้บางคนประหลาดใจ ST ตัดสินใจเพิ่มพร้อมกับ a แจ็ค 3.5 มม. สำหรับชุดหูฟังเพราะโมดูลมีบางส่วน คุณสมบัติ VoIP. อย่างไรก็ตาม ผู้พัฒนาต้องติดต่อ Murata เพื่อปลดล็อก Discovery Kit ยังรวมถึง an พอร์ต STMod+ เพื่อเชื่อมต่อบอร์ดขยายอื่น ๆ ได้ง่ายขึ้นและอำนวยความสะดวกในการสร้างต้นแบบ เรายังรวมเซ็นเซอร์ไว้มากมายเพื่อให้ทีมพัฒนาแอปพลิเคชันที่สามารถตรวจสอบสภาพแวดล้อมจากระยะไกลได้ สุดท้าย ผู้ใช้สามารถเพิ่มพลังให้บอร์ดผ่าน พอร์ต USB หรือแบตเตอรี่ AAA สามก้อน. ส่งผลให้สามารถใช้บอร์ดภาคสนามได้ง่ายขึ้น นอกจากนี้ ระบบยังสามารถตรวจจับได้ว่ากำลังมาจากไหนโดยอัตโนมัติโดยไม่ต้องมีจัมเปอร์เคลื่อนที่
Truphone หรือโซลูชัน Cellular Plan
เมื่อวิศวกรได้รับมือกับ B-L462E-CELL1 พวกเขาสามารถเพลิดเพลินกับการเชื่อมต่อมือถือได้ทันทีด้วย Truphone พันธมิตรที่ได้รับอนุญาตจาก ST ผู้ให้บริการเครือข่ายเสมือนมือถือมีข้อมูล 50 MB และความสามารถในการส่งข้อความฟรีเป็นเวลา 90 วัน. กล่องที่บรรจุ B-L462E-CELL1 จะมีคำแนะนำเกี่ยวกับวิธีการลงทะเบียนและเปิดใช้งานแผนข้อมูลโดยใช้เว็บพอร์ทัลของ Truphone เราได้เพิ่มวิดีโอด้านล่างเพื่อแสดงวิธีรับ ICCID ของ eSIM จากเทอร์มินัลซีเรียลก่อนขั้นตอนการเปิดใช้งาน โมเด็ม LTE Cat M/NB-IoT ของโมดูลยังหมายความว่าจะสามารถใช้งานได้ดีที่สุดอีกด้วย เทคโนโลยี ใช้ได้
ผู้อ่านสามารถตรวจสอบหน้าความครอบคลุมของ Truphone เพื่อดูว่ามีโปรโตคอลมือถือใดบ้างในประเทศของตน นอกจากนี้ ST ยังทำงานร่วมกับผู้ให้บริการเพิ่มเติมอีกด้วย แพลตฟอร์มการเชื่อมต่อของ Truphone ช่วยให้ผู้ใช้สามารถดาวน์โหลดและเปิดใช้งานโปรไฟล์จากผู้ให้บริการโทรศัพท์มือถือตามที่กำหนดโดย GSMA เป็นผลให้วิศวกรควรคาดหวังการสนับสนุนที่แข็งแกร่งจากทั่วโลกและในหลาย ๆ กรณีการรับรู้ของผู้ปฏิบัติงานโดยอัตโนมัติ. นอกจากนี้ ลูกค้าที่ต้องการตรวจสอบบริการ Remote SIM Provisioning สามารถติดต่อ Truphone หรือทีมสนับสนุนของ ST เพื่อขอข้อมูลเพิ่มเติม
X-CUBE-CELLULAR หรือซอฟต์แวร์โซลูชั่น
อีกแง่มุมที่สำคัญของระบบนิเวศการพัฒนาของ ST คือ X-CUBE-เซลลูลาร์ แพ็คเกจการขยายซอฟต์แวร์ จุดแข็งอย่างหนึ่งของมันมาจาก ชั้นนามธรรม ที่ช่วยให้วิศวกรสามารถเปลี่ยนไปใช้โมเด็มต่างๆ ได้ โดยส่วนใหญ่จะคอมไพล์ใหม่กับไดรเวอร์โมเด็มเป้าหมายที่ ST จัดหาให้ X-CUBE-CELLULAR ยังสนับสนุนชั้นการสื่อสารที่เป็นนามธรรมกับ ST4SIM นักพัฒนาเพียงแค่ต้องใช้อินเทอร์เฟซ ISO ผ่านโมเด็มหรือการสื่อสารโดยตรงผ่าน SPI เช่นเดียวกับแบบดั้งเดิม X-CUBE-CELLULAR นำเสนอตัวอย่างการใช้งาน ตัวอย่างเช่น นักพัฒนาสามารถใช้ซอฟต์แวร์ของ ST เพื่อส่ง a คำสั่ง ping หรือข้อความก้อง TCP และ UDP เพื่อประเมินคุณภาพของการสื่อสารตั้งแต่ต้นทางถึงปลายทางทางอินเทอร์เน็ตโดยการตรวจสอบเวลาแฝง นอกจากนี้ a Wiki บน X-CUBE-CELLULAR จะแนะนำนักพัฒนาเกี่ยวกับวิธีการ เคล็ดลับ และคำถามที่พบบ่อย อันที่จริงแพ็คเกจนี้มีคุณสมบัติมากมายที่มุ่งอำนวยความสะดวกอย่างมากในการพัฒนาแอพพลิเคชั่น
มิดเดิลแวร์ของ X-CUBE-CELLULAR จัดการการกำหนดค่าของการเชื่อมต่อมือถือและรักษาความพร้อมใช้งานของบริการ. ตัวอย่างเช่น จะเลือกซิมที่เหมาะสมตามนโยบายที่กำหนดโดยผู้ใช้ปลายทางและกำหนดค่า APN ตามนั้น X-CUBE-CELLULAR จะสั่งให้โมเด็มเชื่อมต่อกับเครือข่ายเซลลูลาร์และจะตรวจสอบเหตุการณ์สถานะเครือข่ายทั้งหมด มันยังจะแจ้งแอปพลิเคชันถึงความพร้อมของบริการเซลลูลาร์สำหรับการเชื่อมต่อข้อมูลเพื่อหลีกเลี่ยงการโพลสถานะเครือข่าย ลูกค้ายังสามารถใช้มิดเดิลแวร์เพื่อใช้ประโยชน์จากองค์ประกอบความปลอดภัย ST4SIM เพื่อจัดเก็บข้อมูลที่สำคัญได้อีกด้วย. การจัดการใบรับรองและคีย์สำหรับการตั้งค่าที่ปลอดภัยและการสื่อสารที่เข้ารหัสทางอินเทอร์เน็ต (TLS หรือ DTLS) กลายเป็นเรื่องง่าย แพ็คเกจซอฟต์แวร์ยังรองรับการสลับซิมระยะไกลโดยใช้แพลตฟอร์ม eSIM Remote SIM Provisioning จาก Truphone. แพ็คเกจ X-CUBE-CELLULAR เพียงตรวจสอบเหตุการณ์การสลับ SIM เพื่อกำหนดค่าระบบใหม่และเชื่อมต่อกับเครือข่ายอีกครั้ง
วิธีใหม่ในการทำงานกับแอปพลิเคชันมือถือ
มีหลายทีมที่ประเมินความซับซ้อนเบื้องหลังการพัฒนาโซลูชันเซลลูลาร์ต่ำเกินไป ตามเนื้อผ้า วิศวกรจำเป็นต้องเรียนรู้คำสั่ง AT สำหรับผู้จำหน่ายโมเด็มแต่ละรายและเขียนแอปพลิเคชันรอบๆ นักพัฒนายังต้องปรับใช้กระบวนทัศน์การเขียนโปรแกรมการป้องกันที่เข้มงวดเพื่อให้แน่ใจว่าระบบของตนมีความทนทานโดยไม่คำนึงถึงปัญหาที่อาจเกิดขึ้น ตัวอย่างเช่น ในกรณีที่เครือข่ายสูญหาย รหัสอาจจำเป็นต้องสำรวจสถานะเครือข่ายเพื่อสร้างการเชื่อมต่อใหม่ มิดเดิลแวร์ X-CUBE-CELLULAR ทำทั้งหมดนี้ในนามของแอปพลิเคชันและช่วยให้นักพัฒนาสามารถจัดการการเชื่อมต่อมือถือได้เหมือนกับที่ทำกับโปรโตคอล IP อย่างง่าย.
แพ็คเกจนี้ยังรองรับอินเทอร์เฟซมาตรฐานที่ใช้ซ็อกเก็ต BSD ยอดนิยมเพื่อให้สิ่งต่าง ๆ ใช้งานง่ายยิ่งขึ้น นอกจากนี้ยังช่วยให้ผสานรวมโซลูชันของบริษัทอื่นได้ง่ายขึ้นอีกด้วย ด้วยเหตุนี้ ST จึงทำงานร่วมกับสมาชิกของ Partner Program ที่รวมมิดเดิลแวร์ระบบคลาวด์ไว้ล่วงหน้า เช่น LwM2M บน X-CUBE-CELLULAR