面向愛好者的 LTE-M

過(guò)去，只有財(cái)力雄厚且擁有大量設(shè)計(jì)資源的大公司才能著手設(shè)計(jì)可直接連接到蜂窩網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)品和設(shè)備。小公司、業(yè)余愛好者和自己動(dòng)手的人通常甚至無(wú)法獲得蜂窩 RF 半導(dǎo)體。

蜂窩連接世界的術(shù)語(yǔ)長(zhǎng)期演進(jìn) (LTE) 部分通常與占主導(dǎo)地位的蜂窩通信網(wǎng)絡(luò) 4G 互換使用。盡管如此，一種全新且更簡(jiǎn)單的 LTE-M（機(jī)器類型通信）正在使各地的設(shè)計(jì)師和愛好者更容易創(chuàng)建直接連接到蜂窩世界的基于物聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)。

但現(xiàn)在，幾乎任何人都可以使用模塊化蜂窩硬件和固件解決方案。業(yè)余愛好者、嶄露頭角的創(chuàng)新者和學(xué)生現(xiàn)在可以通過(guò)一種簡(jiǎn)單且經(jīng)濟(jì)高效的方式進(jìn)入這個(gè)曾經(jīng)獨(dú)一無(wú)二的俱樂部。

基礎(chǔ)

LTE-M 是一種機(jī)器對(duì)機(jī)器通信協(xié)議，非常適合物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)和應(yīng)用。與 LTE 相比，LTE-M 提供更快的數(shù)據(jù)速率、更低的延遲和更快的互聯(lián)網(wǎng)連接時(shí)間。LTE-M 也更節(jié)能，并以稍慢的數(shù)據(jù)速率為代價(jià)提供更好的范圍。雖然這似乎有點(diǎn)缺點(diǎn)，但它不適用于通常交換少量數(shù)據(jù)的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。

傳感器、執(zhí)行器、控制和監(jiān)控系統(tǒng)、交通信號(hào)燈等不需要高帶寬流數(shù)據(jù)速率，因此 LTE-M 是這些類型設(shè)計(jì)的更好選擇。許多其他應(yīng)用程序可以利用更簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)方法、更長(zhǎng)的范圍和足夠的數(shù)據(jù)速率，例如地震傳感器、分布式天氣監(jiān)測(cè)器以及遠(yuǎn)程設(shè)施管理和安全性。

在商業(yè)上，LTE-M 用于冷鏈等應(yīng)用，它跟蹤和監(jiān)控必須保持在閾值溫度以下的敏感貨物（如疫苗和食品）的溫度。Smart AG 承諾通過(guò)土壤監(jiān)測(cè)和自動(dòng)化農(nóng)業(yè)設(shè)備等功能實(shí)現(xiàn)農(nóng)場(chǎng)優(yōu)化。資產(chǎn)跟蹤是 IoT LTE-M 的另一種商業(yè)上可行的用途。雖然基于BLUETOOTH?和 Wi-Fi ?的資產(chǎn)跟蹤可以在設(shè)施范圍內(nèi)完成出色的工作，但連接到全球蜂窩網(wǎng)絡(luò)的能力意味著無(wú)處可藏。

要是有開發(fā)工具包和評(píng)估平臺(tái)可供愛好者和小發(fā)明家使用，讓他們能夠利用這項(xiàng)全球可用的技術(shù)就好了。有！

看一看

Microchip Technology以其微控制器而聞名，但他們必須提供更多的技術(shù)。除了簡(jiǎn)單和復(fù)雜的微控制器外，Microchip Technology 還提供電力電子 (SiC)、FPGA 技術(shù)（帶 FPGA 的 Polar Fire SoC）、汽車和 CAN 技術(shù)、DSP，以及現(xiàn)在的 LTE-M 等通信解決方案。

特別值得關(guān)注的是 Microchip Technology EV7ON78A開發(fā)板，用于開發(fā) IoT 應(yīng)用程序以直接連接到蜂窩網(wǎng)絡(luò)（圖 1）。使用“羽毛”外形，它很容易與面包板兼容并且對(duì)愛好者友好。易于使用 1 億間距信號(hào)接頭，可輕松訪問所有板 I/O 和信號(hào)。

圖 1：EV70N78A LTE-M 開發(fā)套件使任何人都可以輕松開發(fā)直接連接到蜂窩網(wǎng)絡(luò)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。面包板友好且與 Arduino、Adafruit、Sparkfun 和 SEEED 開發(fā)環(huán)境兼容。（來(lái)源：貿(mào)澤電子）

該開發(fā)平臺(tái)基于本公司的AVR128DB48 AVR MCU。這個(gè) 24MHz 的 8 位強(qiáng)大功能包括片上運(yùn)算放大器、A/D 轉(zhuǎn)換器、D/A 轉(zhuǎn)換器以及 UART 和 SPI 端口，并包括ECC608B安全和驗(yàn)證 IC。這減輕了設(shè)計(jì)人員處理設(shè)備到設(shè)備身份驗(yàn)證所需的所有加密和解密功能的負(fù)擔(dān)。

關(guān)鍵是Sequans Monarch 2蜂窩調(diào)制解調(diào)器模塊。這種超低功耗 LTE-M（和 NB-IoT）認(rèn)證的 iSIM 模塊包含自己的嵌入式 MCU，并提供全球頻段支持。使用熟悉的嵌入式處理器可以輕松構(gòu)建您自己的面包板。一億個(gè)空間的接頭端口提供對(duì) I/O 端口和關(guān)鍵信號(hào)的所有訪問。

為了加快開發(fā)速度，EV7ON78A與 Adafruit 生態(tài)系統(tǒng)兼容。此外，它還可以輕松與 Arduino、Sparkfun 和 Seeed 接口，從而充當(dāng)主機(jī)平臺(tái)。該模塊甚至包含一個(gè)連接到電池連接器的鋰離子/鋰聚合物電池充電器。

代碼就是字

開源 DxCore 可供所有人使用，EV7ON78A 帶有內(nèi)置庫(kù)，包括 LTE 連接驅(qū)動(dòng)程序。使用包含的 HTTP 網(wǎng)頁(yè)驅(qū)動(dòng)程序也支持網(wǎng)頁(yè)服務(wù)。對(duì)于代理通信，EV7ON78A 包含一個(gè) MQ 遙測(cè)傳輸驅(qū)動(dòng)程序，允許網(wǎng)絡(luò)邊緣設(shè)備通過(guò)接入點(diǎn)代理進(jìn)行通信。

Microchip Technology 使固件的開發(fā)和與外部世界的接口變得容易（圖 2）。例如，簡(jiǎn)單的 I2C 端口可用作傳感器總線。I2C 還用于與 ECC608B 安全元件通信。UART 與蜂窩調(diào)制解調(diào)器對(duì)話，SPI 可用于滿足更高速的數(shù)據(jù)需求。模塊上的顏色傳感器、溫度傳感器、按鈕和 LED 可用于測(cè)試信號(hào)鏈和指示狀態(tài)。

PC 可以用作開發(fā)工作站，通過(guò) USB 連接到片上調(diào)試器。UART 幀用于與 AVR 處理器通信。包含一個(gè)用于直接集成 Arduino 的 IDE，EV7ON78A 可以作為亞馬遜云連接的自托管云服務(wù) (AWS) 運(yùn)行。

圖 2：簡(jiǎn)單而優(yōu)雅的架構(gòu)讓設(shè)計(jì)人員和愛好者能夠訪問所有 LTE-M 功能并與他們自己的物聯(lián)網(wǎng)子系統(tǒng)連接。（來(lái)源：貿(mào)澤電子）

外賣

雖然設(shè)計(jì)工程師、愛好者和創(chuàng)新者總是能夠設(shè)計(jì)出通過(guò) Wi-Fi 或藍(lán)牙在獨(dú)立世界中進(jìn)行通信的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，但與蜂窩網(wǎng)絡(luò)的連接一直是一個(gè)更難破解的難題。Wi-Fi 和藍(lán)牙對(duì)某些應(yīng)用程序很有用，但取決于位置。LTE-M 本質(zhì)上更具全球性，允許位置自由。

得益于 Microchip Technology，任何人現(xiàn)在都可以將蜂窩連接設(shè)計(jì)到他們的項(xiàng)目中，尤其是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序。不要忘記 Microchip 為有線和無(wú)線應(yīng)用提供的許多其他開發(fā)和評(píng)估板。我們愛好者為這些東西而活。

審核編輯黃昊宇