使用現成的套件快速打造並部署安全且多協定的 IoT 裝置

儘管物聯網 (IoT) 裝置的開發已有所演進，裝置的連接性仍舊是個難題。十年前，要設計出早期 IoT 使用者能輕鬆連接的裝置是一大挑戰。如今，IoT 裝置不僅要開箱就可順利連線，還必須確保在異構網路中安全連線，同時延長電池續航力。交貨週期縮短更進一步導致物聯網的設計更加複雜，因此開發人員要努力迅速回應競爭壓力。這就是為什麼尋找功能豐富且具備完整生態系統支援的低功耗無線系統單晶片 (SoC) 開發套件如此重要。Nordic Semiconductor 就有一款開發套件就符合所有要求。

Nordic 的 nRF54L15 是一款以 nRF54L15-DK 評估板 (圖 1) 為基礎的開發套件，能針對採用 Nordic nRF54L 系列無線 SoC 的 IoT 設計提供加速，包括 nRF54L15。也可模擬 nRF54L10 和 nRF54L05 裝置。此套件除了包含完整的硬體設計檔案外，還附有一塊開發板，提供完整的無線開發平台，更搭載 Nordic 的 nRF54L15 無線 SoC、8 MB 外部快閃記憶體、電源管理IC，以及 2.4 GHz 與近場通訊 (NFC) 天線。

圖 1：nRF54L15-DK 開發板結合了 nRF54L15 無線 SoC、快閃記憶體、電源管理及連接器，可構成完整的硬體平台，能支援安全多協定 IoT 裝置的快速部署。(圖片來源：Nordic Semiconductor)

除了除錯連接器組和電源剖析排針座之外，此開發板還提供多種使用者介面元件，包括發光二極體 (LED) 以及軟體除錯與執行期間可手動互動的按鈕。有三排連接器可導出 SoC 的通用輸入／輸出 (GPIO) 連接埠，能讓您完全存取專為電池供電式 IoT 應用打造的無線 SoC。

針對低功耗 IoT 應用而打造

Nordic 的 nRF54L 無線系統 SoC 系列屬於 Nordic 第四代低功耗藍牙 (BLE) SoC 的成員。Nordic 的經驗可具體展現在這些特點與功能的結合上，以便您在設計時提供需要的多協定連線和延長電池續航力。nRF54L 系列的所有成員皆採用相同架構，僅在非揮發性記憶體 (NVM) 和隨機存取記憶體 (RAM) 的容量上有所差異；nRF54L15 提供最大容量，分別為 1.5 MB 與 256 KB。

此架構以一對處理器 (圖 2 ) 為中心打造，包括 Arm Cortex-M33 主核心和 Nordic 自家的 RISC-V 輔助處理器。在 Arm Cortex-M33 處理器進行應用處理時，RISC-V 核心會負責移轉時間急迫的任務，為架構中的 I/O、計時器和周邊裝置組合提供低延遲處理。

圖 2：nRF54L 無線 SoC 整合了 Arm Cortex-M33 與 RISC-V 輔助處理器，更搭配多協定收發器及豐富的周邊裝置組合。(圖片來源：Nordic Semiconductor)

nRF54L 架構可針對更安全的 IoT 裝置因應其後續考量，並具備多項關鍵的安全增強功能，包括 Arm TrustZone、防篡改、密碼加速、經身份驗證的除錯、安全金鑰儲存，以及能建立信任根的不可變開機區。綜合這些特點，您就享有必要的基礎，可達到安全的空中更新、安全開機，並可安全執行受信任的應用程式。

在無線通訊中，Arm Cortex-M33 處理器會負責執行多協定無線堆疊。可搭配整合式低功耗多協定 2.4 GHz 收發器運作；此收發器提供 8 dBm 的發射功率及 -96 dBm 的接收靈敏度。

兼具堆疊可用性與硬體能力，因此您可對此設計放心，能支援多種領先的連線技術及 IoT 協定，包括藍牙 6.0、BLE、Zigbee、Thread、Matter、Amazon Sidewalk 以及專有的 2.4 GHz 協定，傳輸率高達 4 Mbps。如果您的 IoT 裝置也要支援 Wi-Fi 共存，Arm Cortex-M33 處理器可運行 Nordic nRF70 系列 Wi-Fi 輔助晶片的 Wi-Fi 堆疊；此輔助晶片專為輕鬆連接 Nordic nRF 系列 SoC 而設計，如 nRF54L 系列。

nRF54L 無線 SoC 完全符合 BLE 核心 6.0 規範，可帶來藍牙通道探測等特點。通道探測技術有望讓準確且安全的測距功能達到新的層次，滿足新世代標籤、智慧鎖、家電及資產追蹤的必要需求。

軟體資源可加速 IoT 軟體設計

雖然 nRF54L15-DK 開發套件提供現成可用的硬體平台，可開發 nRF54L 架構裝置，但 Nordic nRF Connect 軟體開發套件 (SDK) (圖 3) 則可提供完整的軟體基礎，能迅速建構 IoT 軟體應用程式。此 SDK 提供可擴充的框架，能打造多種軟體，包括針對資源受限裝置進行最佳化的專用常式，到複雜應用的軟體套件。

圖 3：nRF Connect SDK 提供完整的軟體堆疊，能加速複雜 IoT 應用的開發。(圖片來源：Nordic Semiconductor)

nRF Connect SDK 程式碼結合了開源的 MCUBoot 安全開機載入程式與開源的 Zephyr 即時作業系統 (RTOS)，能從記憶體受限的系統擴大成大型記憶體配置。基於這些功能組合，Nordic 的 nrf 和 nrfxlib 套件可提供您所需的連線協定堆疊，以執行 BLE、藍牙網狀網路、Wi-Fi、Matter 以及 Thread/Zigbee。中介軟體函式庫可提供硬體驅動程式、安全韌體及支援連線協定，包括受限制的應用協定 (CoAP) 和訊息佇列遙測傳輸 (MQTT) 等。

Nordic 公開提供的 nRF Connect SDK 程式庫中，具有豐富的範例應用程式，可提供快速入門，協助您建立應用程式原始碼。利用 nRF Connect SDK 建立程式碼庫後，Nordic 環境可利用配置檔 (*.conf) 與裝置樹檔 (*.dts)，讓您輕鬆針對不同硬體配置的各種應用，重新定位原始碼 (圖 4)。

圖4：Nordic 的軟體開發架構可簡化應用程式原始碼的編寫，並可輕鬆重新定位原始碼，以針對不同的硬體配置建立獨特的應用程式。(圖片來源：Nordic Semiconductor)

結論

物聯網開發人員早已面臨緊迫的交貨週期，加上對安全且多協定連線的追求，更是讓挑戰加劇。Nordic Semiconductor 的 nRF54L15 開發套件提供完整的軟硬體基礎，可快速開發符合新興需求的低功耗 IoT 裝置。