Antigamente, apenas grandes corporações com muitos recursos financeiros e de projeto podiam lidar com o projeto de produtos e dispositivos que são capazes de se conectar diretamente a redes celulares. Pequenas empresas, iniciantes e projetistas independentes normalmente não conseguiam nem mesmo obter semicondutores de RF celular.
O termo LTE (Long Term Evolution) parte da conectividade mundial de celular que é frequentemente usada de forma intercambiável com 4G, a rede de comunicações de celular dominante. Ainda assim, um novo e mais simples LTE-M (Machine-Type Communication) está se tornando mais viável para projetistas e iniciantes em todos os lugares criarem sistemas baseados em IoT que se conectam diretamente ao mundo celular.
Mas agora, as soluções modulares de hardware e firmware estão disponíveis para praticamente qualquer pessoa. Amadores, iniciantes inovadores e estudantes agora têm uma maneira simples e econômica de entrar neste clube antes exclusivo.
O básico sobre LTE-M
LTE-M é um protocolo de comunicação máquina-a-máquina ideal para projetos e aplicações de IoT. Comparado ao LTE, o LTE-M oferece taxas de dados mais rápidas, latências mais baixas e tempos de conexão à Internet mais rápidos. O LTE-M também é mais eficiente em termos de energia e oferece um alcance melhor às custas de taxas de dados um pouco mais lentas. Embora isso possa parecer uma desvantagem, não é para dispositivos IoT que normalmente trocam quantidades menores de dados.
Sensores, atuadores, sistemas de controle e monitoramento, semáforos, etc., não exigem altas taxas de transmissão de dados de largura de banda, portanto, o LTE-M é a melhor escolha para esses tipos de projetos. Muitos outros aplicativos podem aproveitar a abordagem de projeto mais simples, intervalos mais longos e taxas de dados suficientes, como sensores sísmicos, monitores climáticos distribuídos e gerenciamento e segurança de instalações remotas.
Comercialmente, o LTE-M é usado em aplicações como Cold Chain, que rastreia e monitora as temperaturas de cargas sensíveis que devem ser mantidas abaixo de um limite de temperatura (como vacinas e alimentos). A Smart AG mantém a promessa de permitir a otimização da fazenda por meio de funções como monitoramento do solo e automação de equipamentos agrícolas. O rastreamento de ativos é outro uso comercialmente viável do IoT LTE-M. Embora o rastreamento de ativos baseado em BLUETOOTH® e Wi-Fi® possa fazer um excelente trabalho dentro dos limites de uma instalação, a capacidade de se conectar a uma rede celular global significa que não há lugar para se esconder.
Se houvesse ao menos kits de desenvolvimento e plataformas de avaliação que hobistas e makers pudessem usar para permitir que eles aproveitassem essa tecnologia globalmente acessível. Há!
Dê uma olhada
A Microchip Technology é universalmente conhecida por seus microcontroladores, mas há muito mais tecnologia que eles têm a oferecer. Além de microcontroladores simples e sofisticados, a Microchip Technology também fornece eletrônica de potência (SiC), tecnologia FPGA (Polar Fire SoC com FPGA), tecnologia Automotiva e CAN, DSP e, agora, soluções de comunicação como LTE-M.
Especificamente a placa de desenvolvimento Microchip Technology EV7ON78A usada para desenvolver aplicativos IoT para conectividade LTE-M direta à rede celular (Figura 1). Usando um fator na forma de ‘pena’, é facilmente compatível com protoboard e amigável para iniciantes. Fácil de trabalhar conta com cabeçalhos de sinal espaçados de 100 mil que fornecem fácil acesso a todas as placas de E/S e sinalização.
A plataforma de desenvolvimento é baseada no AVR128DB48 AVR MCU da empresa. Esta potência de 8 bits com 24 MHz inclui amplificadores operacionais no chip, conversores A/D, conversores D/A e portas UART e SPI e inclui o IC de autenticação e segurança ECC608B. Isso alivia o projetista de lidar com todas as funções de criptografia e descriptografia necessárias para autenticação de dispositivo a dispositivo.
A chave é o módulo de modem celular Sequans Monarch 2. Este módulo iSIM com certificação LTE-M (e NB-IoT) de energia ultrabaixa contém seu próprio MCU incorporado e fornece suporte de banda global. O uso de um processador integrado familiar facilita a construção de sua própria placa de ensaio. Os headers com pitch de 100 mils oferecem acesso às portas de I/O e sinais críticos.
Para um desenvolvimento mais rápido, o EV7ON78A é compatível com o ecossistema Adafruit. Além disso, ele faz interface facilmente com Arduino, Sparkfun e Seeed, que podem atuar como uma plataforma host. Este módulo contém ainda um carregador de bateria Li-Ion/LiPo, que direciona para o conector da bateria.
O Código é a Palavra
O DxCore de código aberto está prontamente disponível para todos, e o EV7ON78A vem com uma biblioteca integrada, incluindo drivers de conectividade LTE. O serviço de página da Web também é suportado usando os drivers de página da Web HTTP incluídos. Para comunicações intermediadas, o EV7ON78A inclui um driver de transporte de telemetria MQ, permitindo que dispositivos de borda de rede se comuniquem por meio de um agente de ponto de acesso.
A Microchip Technology facilita o desenvolvimento e a interface do firmware com o mundo exterior (Figura 2). Portas I²C simples podem ser usadas como um barramento de sensores, por exemplo. I²C também é usado para se comunicar com o elemento de segurança ECC608B. O UART fala com o modem celular e o SPI pode ser aproveitado para necessidades de dados de alta velocidade. Um sensor de cor no módulo, sensor de temperatura, botões e LEDs podem ser usados para testar a cadeia de sinal e indicar o status.
Um PC pode ser usado como uma estação de trabalho de desenvolvimento conectando-se ao depurador no chip através de USB. O enquadramento UART é usado para falar com o processador AVR. Uma IDE está incluída para integração direta com o Arduino, e o EV7ON78A pode ser executado como um serviço de nuvem auto-hospedada (AWS) para conectividade na nuvem da Amazon.
Conclusão
Enquanto engenheiros de projeto, entusiastas e inovadores sempre foram capazes de projetar dispositivos IoT que se comunicam em um mundo independente por meio de Wi-Fi ou Bluetooth, a conectividade com a rede celular tem sido um osso duro de roer. Wi-Fi e Bluetooth são úteis para alguns aplicativos, mas dependem da localização. LTE-M é mais global por natureza e permite liberdade de localização.
Graças à Microchip Technology, agora qualquer pessoa pode projetar conectividade celular em seus projetos, especialmente aplicativos de IoT. E não se esqueça dos muitos outros desenvolvimentos e placas de avaliação que a Microchip oferece para aplicações com e sem fio. Nós, hobistas, vivemos para essas coisas.
Artigo escrito por Jon Gabay e publicado no blog da Mouser Electronics: LTE-M Connectivity Is Here for Everyone
Traduzido pela Equipe Embarcados. Visite a página da Mouser Electronics no Embarcados
(*) este post foi patrocinado pela Mouser Electronics.
