Connettività integrata

I maggiori produttori mondiali di dispositivi elettronici impongono requisiti molto stringenti relativamente ai circuiti integrati a radiofrequenza che utilizzano per integrare funzioni di connettività conformi a Wi-Fi, Bluetooth o Zigbee nei loro prodotti. Naturalmente le radio devono soddisfare i più elevati standard in termini di qualità e prestazioni. Ma, è noto, Wi-Fi, Bluetooth e Zigbee sono tecnologie di comunicazione ricche di funzionalità che mettono a disposizione un’ampia gamma di risorse. I più importanti Oem, quindi, richiedono mezzi efficaci, strettamente integrati con i circuiti RF, sia per sviluppare applicazioni di connettività sia per aggiornare le applicazioni esistenti nel momento in cui gli standard evolvono e vengono aggiunte nuove funzionalità.

La piattaforma Wiced

Oggi, la piattaforma più diffusa tra i progettisti che devono implementare la connettività mediante Wi-Fi, Bluetooth o Zigbee, o una combinazione di queste tecnologie, è sicuramente Wiced (Wireless Internet Connectivity for Embedded Devices), una soluzione per lo sviluppo dell’hardware, del software e delle applicazioni messa a punto da Cypress espressamente per i dispositivi IoT. La piattaforma Wiced include Wiced Studio, un singolo ambiente di sviluppo comune in grado di supportare più tecnologie wireless. Wiced Studio integra un’interfaccia Api semplificata, snippet (ovvero frammenti ed esempi) di codice, applicazioni campione e agenti per la connessione al Cloud. Insieme, tutti questi elementi rappresentano una risorsa molto efficace per accelerare il processo di sviluppo. Nonostante l’ampia diffusione di una soluzione come Wiced, non va dimenticato il fatto che l’integrazione di un chip che supporta Wi-Fi (o una combinazione Wi-Fi + Bluetooth o Wi-Fi + Zigbee) nel progetto di un prodotto finale è un’operazione lunga e complessa. Questi standard sono evoluti nel corso di parecchi anni al fine di fornire un numero sempre maggiore di funzionalità per cui la corretta configurazione degli stack del protocollo richiede una conoscenza approfondita degli standard stessi. Al livello fisico è necessario possedere un know-how di prim’ordine per implementare il progetto di un’antenna che, oltre a funzionare in modo corretto, garantisca la conformità sia alle normative Rf in vigore su scala regionale o nazionale sia a quelle degli standard industriali per Wi-Fi, Bluetooth e Zigbee, condizione indispensabile per assicurare l’interoperabilità con ogni altro dispositivo conforme.

Un ecosistema per le Pmi

A causa della complessità degli standard menzionati, ovvero Wi-Fi, Bluetooth e Zigbee, e del gran numero di funzionalità che sono in grado di supportare, l’ambiente di sviluppo Wiced Studio deve essere altrettanto ricco di funzionalità. Inevitabilmente ci vorrà del tempo perché il progettista “prenda confidenza” con questo ambiente, come d’altronde sempre accade quando si utilizzano tool sofisticati. I più importanti produttori su scala mondiale possono concedere a gruppi di ingegneri e progettisti il tempo necessario per acquisire competenze specialistiche nell’implementazione di applicazioni di connettività che utilizzino le tecnologie Wi-Fi, Bluetooth e ZigBee e imparare a utilizzare i tool appropriati. Ma per la (quasi) totalità delle piccolo-medie imprese, le risorse di progettazione e ingegnerizzazione devono focalizzarsi sull’applicazione core (ovvero quella che verosimilmente produrrà utili) e non sugli aspetti secondari come la connessione a Internet. Le piattaforme di sviluppo per la connettività wireless, e le tecnologie radio che esse supportano, non possono essere adottate in tempi brevi e implementare in modo semplice dalle Pmi senza interferire sull’attività principale del team di progettazione. Le Pmi, dal canto loro, vogliono poter beneficiare, al pari dei principali Oem, dei vantaggi in termini di prestazioni, interoperabilità e rapidità di aggiornamento offerti dalla gamma di circuiti integrati Wiced. Naturalmente, seguendo un modello consolidato, i produttori di circuiti integrati forniscono i loro prodotti alle Pmi attraverso i distributori di componenti elettronici. Nel caso della piattaforma Wiced, le modalità adottate da Cypress per supportare le Pmi è differente. Ciò è dovuto al fatto che le esigenze delle Pmi che realizzano dispositivi IoT sono complesse e diversificate e non si riducono semplicemente all’integrazione di un chip nel progetto della scheda. Gli Oem, indipendentemente dalle loro dimensioni, devono anche occuparsi di numerosi altro aspetti tra cui: la conformità alle normative, il collaudo di interoperabilità e la coesistenza nella banda di frequenza; la connessione a un servizio Cloud; lo sviluppo dell’applicazione per la connettività embedded in modo da abilitare funzioni quali autenticazione e identificazione, certificazione per il Cloud, monitoraggio dello stato e trasferimento dei dati acquisiti dai sensori verso un server; lo sviluppo dell’applicazione per il Cloud e di un’interfaccia utente grafica per consentire l’interazione da parte dell’operatore; lo sviluppo, in alcuni casi, di una app per dispositivi mobili. Questa è la ragione per la quale Cypress ha messo a punto un vero e proprio ecosistema per le Pmi in grado, se richiesto, di occuparsi di tutta la parte relative alla connettività e al Cloud del progetto di un sistema, in modo da consentire agli Oem di concentrare l’attenzione esclusivamente sulla loro applicazione “core”. Un tale ecosistema risulta composto da fornitori di moduli Rf, fornitori di servizi Cloud e di ingegnerizzazione, Var e Odm. Questo ecosistema si propone come una soluzione ad alto grado di integrazione che abbina tutti gli elementi necessari (hardware, software e servizi Cloud) che risultano compatibili con le altre componenti dell’ecosistema di partner che Cypress ha sviluppato.

Problematiche correlate alla connettività 

L’esperienza ha dimostrato che le problematiche che le piccole imprese incontrano nell’implementazione della connettività wireless per i dispositivi IoT rientrano in queste tre tipologie:

  1. Definizione dei requisiti legati alla connettività wireless - Wi-Fi, Bluetooth, Bluetooth Low Energy e Zigbee sono utilizzati in applicazioni che implementano funzioni quali accesso a Internet, streaming di contenuti, controllo e monitoraggio. Il problema è scegliere la tecnologia migliore per soddisfare le specifiche esigenze di ogni applicazione e del relativo insieme di condizioni operative. Per tutti coloro che non sono specialisti del settore è difficile navigare tra le numerose modalità operative e opzioni di configurazione disponibili per ciascuna di questa tecnologie RF.
  2. Sviluppo software - Le continue evoluzioni degli standard e dei protocolli “spaventano” in un certo senso le Pmi, mentre la complessità dei Software Development Kit e dei driver utilizzati nelle soluzioni wireless distolgono risorse di sviluppo da quello che dovrebbe essere il loro compito principale, ovvero la realizzazione dell’applicazione core.
  3. Trasformare l’idea in un prodotto commerciale - L’integrazione delle componenti hardware e software per la connettività, il supporto per il Cloud, le applicazioni embedded e le app per dispositivi mobili richiedono competenze in numerose aree. Il collaudo funzionale e la verifica della conformità alle normative sono processi lunghi e costosi.

Lo scopo dell’ecosistema formato dai partner di Cypress è eliminare tutte queste difficoltà fornendo una combinazione di moduli hardware e software standard unitamente al supporto e ai servizi. Un tale ecosistema può occuparsi non solo dell’implementazione della connettività wireless su corto raggio, ma anche di tutti gli altri aspetti, ovvero lo sviluppo delle applicazioni embedded e Cloud, la fornitura di servizi Cloud, la verifica della conformità alle normative e la validazione.  L’elemento base della soluzione per Pmi è rappresentato dalla linea Wiced di Cypress, formata da controllori e integrati radio Wi-Fi, Bluetooth e ZigBee, tutti supportati dal Software Development Kit Wiced. La vera ragione per cui questo ecosistema di partner è in grado di semplificare e accelerare lo sviluppo di prodotti IoT per le piccole imprese risiede nel fatto che l’ecosistema stesso rappresenta una sorta di “strato di astrazione” ingegneristico rispetto ai circuiti integrati e al relativo firmware. Ciò è possibile grazie alla disponibilità di una vasta gamma di prodotti pronti all’uso e di funzionalità basate sul framework Wiced. La connettività wireless viene fornita, per quanto concerne la parte hardware, sotto forma di moduli realizzati da partner quali Murata, Spil e Usi. Rivenditori a valore aggiunto come Laird, Inventek e Lantronix ampliano questa offerta mettendo a disposizione moduli certificati pronti all’uso, oltre a supporto software integrato. In questo modo tutti gli sviluppatori di prodotti Oem hanno a disposizione una soluzione pronta all’uso che sfrutta l’esperienza e le capacità dei Var di fornire un supporto estremamente valido e qualificato. I partner tecnologici permettono di accelerare lo sviluppo di applicazioni embedded. Gli utilizzatori dei moduli basati sulla piattaforma Wiced possono completare il loro hardware con prodotti e tool software integrati al fine di: semplificare l’Sdk fornendo un’interfaccia di livello più elevato; fornire una soluzione già pronta in modo che gli Oem devono solamente scrivere le loro applicazioni che vengono fatte girare su una piattaforma pronta all’uso; sfruttare le app già disponibili che forniscono funzioni comuni; integrare un Cloud agent in una memoria Rom o nel codice software; gestire l’assegnazione del Cloud agent nel sito produttivo; consentire l’immediata connessione e identificazione degli oggetti di una Pmi all’interno del Cloud. L’ecosistema di partner comprende anche fornitori di servizi Cloud quali Amazon Web Services e Ibm Bluemix: il supporto per le Api Cloud di questi provider è integrato nella piattaforma Wiced. Altri partner di Wiced sono specializzati nello sviluppo di applicazioni Cloud: in molti casi essi sono in grado di scrivere la app per il Cloud in modo che possa operare con più fornitori di servizi Cloud, consentendo così all’utente di scegliere il proprio fornitore. Altri partner dell’ecosistema sono invece specializzati nel campo delle applicazioni per dispositivi mobili e possono fornire app “pre-confezionate” che possono essere modificate al fine soddisfare specifiche esigenze degli utilizzatori.

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