バッテリー供給とアプリケーションの需要を考慮して、モノのインターネット (IoT) デバイスは通常、ワイヤレス ネットワークへの接続に低消費電力と低データ レートを使用します。一般的な技術には、Zigbee® やThreadなどの無線規格が含まれます®。本稿では、IoTデバイスの開発プロセスを簡素化できる、ON Semiconductorが発表した低消費電力SoC (System on Chip) デバイスNCS36510を紹介します。
IoTデバイスに最適な低消費電力/低データレート接続
無線ネットワークにはさまざまな種類と規格があります。最も一般的なのはWi-Fiです。これは、高速データ伝送規格であり、無線ローカル エリア ネットワーク (WLAN) を使用してデバイスのワイヤレス接続を実現します。Wi-Fiはより広い帯域幅を提供できますが、消費電力も大きくなり、バッテリー駆動が困難になります。スマートホーム、インテリジェントビル、ワイヤレスセンサーネットワークなどの分野では、Wi-Fi規格よりも、短距離、低消費電力、低速度、低コストのIEEE 802.15.4規格がよく使用されています。IEEE 802.15.4は、デバイス間の低コスト、低速のユビキタス通信に重点を置いており、大量のデータを送信する必要がなく、消費電力が少なく、バッテリーを使用するIoTデバイスに非常に適しており、ホームコントロールおよびオートメーションの市場に参入するために使用されます。
IEEE 802.15.4技術標準は、IoTアプリケーションを目的として、低速ワイヤレス パーソナル エリア ネットワーク (LP-WPAN) プロトコルを定義し、LR-MPANの物理層 (PHY) とメディア アクセス制御 (MAC) を標準化します。IEEE 802.15ワークグループによって管理されています。IEEE 802.15.4はZigbeeの基礎です。ISA100.11a、WirelessHART、MiWi、6LoWPAN、Thread、SNAPなどの仕様はすべて、IEEE 802.15.4で定義されていない上位レベルのレイヤーを開発することで標準をさらに拡張します。
ON Semiconductorは市場の需要を踏まえ、2.4 GHz IEEE 802.15.4アプリケーションに適しており、Zigbee®、Thread®、およびその他の独自プロトコルをサポートする低消費電力SoC NCS36510を発売しました。NCS36510は、低消費電力を実現する完全統合型SoCです。2.4GHz IEEE 802.15.4準拠トランシーバー、ARM® Cortex®-M3マイクロプロセッサ、RAM、FLASHメモリを統合し、真性乱数ジェネレータ、AES 128/256暗号化エンジン、さまざまな設計をサポートできる複数の周辺機器を備えているため、最小限の外部コンポーネントを使用して完全で安全なワイヤレスネットワークを迅速に開発するのに便利です。
NCS36510は、1Vという低電圧での動作を可能にし、消費電流を最小限に抑える高度な電源管理テクノロジーを提供します。複数のスリープ モード (「コマ モード」の0.65µAスリープ電流と0.18µAリーク電流を含む) を備えるように設計されています。業界トップクラスの受信消費電力6.6mW、受信感度 -99 dBm、送信消費電力わずか6.9mWを実現し、最大8dBmの電力を出力するようにプログラムできます。NCS36510は、最大のバッテリ寿命と最低のコストを必要とするアプリケーション向けに特別に設計されています。
NCS36510は業界をリードする32ビットARM Cortex-M3を統合しており、高性能、低消費電力、低コストの処理を実現します。NCS36510は、プログラムを保存するために使用される組み込みFLASHメモリと、データを保存するために使用される48kB RAMで構成されています。FLASHメモリは320kBの2つのバンクに分割されており、外部メモリを使用せずにファームウェアの無線アップデート (FOTA) を簡単に実行できます。NCS36510は、ハードウェア アクセラレーションMACを利用してプロセッサのオーバーヘッドを最小限に抑え、アプリケーション ソフトウェアを実行するために利用可能なプロセッサ機能を最大限に引き出します。
NCS36510でサポートされる周辺機器には、DMA、2つのUART、2つのSPI、2つのI2C、PWM、RTC、3つのプログラム可能なタイマー、WDT、18チャネルGPIO、および4つの外部入力と統合された温度および電圧センサーを備えた10ビットADCが含まれます。ON Semiconductorは、802.15.4 MACレイヤーのデモ アプリケーション、サンプル アプリケーションを含むZigbee 3.0準拠のプラットフォーム スタック、およびThreadデモを含むサポート ソフトウェアも提供しています。
NCS36510の代表的なアプリケーションには、IoT、コネクテッド ホーム セキュリティ、オートメーションおよび照明アプリケーション、ビルおよび産業オートメーション、スマート グリッド アプリケーション、IEEE 802.15.4アプリケーション (Zigbee® /6LoWPAN/WirelessHART® /Thread/ISA100プロトコル)、および民生用電子機器などがあります。一般的な最終製品には、エネルギーハーベスティングやバッテリー供給によって駆動するセンサーノード、スマートメーター、サーモスタット、電子セキュリティデバイスと制御装置（ドアロックなど）、煙/一酸化炭素検出器と警報器、スマート照明デバイスと制御装置、HVACシステムと制御装置、灌漑センサーと制御装置、産業用制御および監視デバイス、電気機器などがあります。
ON Semiconductorは、NCS36510を統合したRFモジュールNCAT00LKT002G4も発表しました。この完全に認証されたRF PCBモジュールは、Zigbee® およびIEEE®802.15.4の特定のアプリケーションに適しており、IEEE 802.15.4 PHY/MACまたはその他の互換性のあるプロトコル (Zigbeeなど) で特定のアプリケーションを操作できます。完全な認証に合格しており、米国、カナダ、ヨーロッパ、日本で適用可能です。
Zigbee 3.0スタックと組み合わせて使用する場合、このモジュールはZigbee Allianceに準拠したプラットフォームとして事前認証に合格しています。ON Semiconductorは、802.15.4 MACレイヤー デモ アプリケーションとソフトウェア開発キット (SDK) もダウンロード用に提供しています。Zigbee 3.0 SDKには、複数のアプリケーション デモとスタック開発ドキュメントを含む完全なハードウェア ドライバーとボード サポート パッケージが含まれています。これら2つのSDKはどちらもIAR Workbenchプロジェクトであり、7.80.02以降のバージョンが必要です。
IoTアプリケーションは、今のところ最も注目されている技術アプリケーションであり、非常に驚くべき市場の潜在力を秘めています。IoT市場への参入を加速するには、ON Semiconductorの低消費電力SoC NCS36510を使用して新製品の開発を加速し、市場機会を獲得することができます。そのため、関連する詳細をさらに理解する価値があります。
注目製品
オン・セミコンダクターNCS36510MNTXG 802.15.4 LR-WPAN