面向愛好者的 LTE-M

過去，只有財力雄厚且擁有大量設(shè)計資源的大公司才能著手設(shè)計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)余愛好者和自己動手的人通常甚至無法獲得蜂窩 RF 半導(dǎo)體。

蜂窩連接世界的術(shù)語長期演進 (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，一種全新且更簡單的 LTE-M（機器類型通信）正在使各地的設(shè)計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)在可以通過一種簡單且經(jīng)濟高效的方式進入這個曾經(jīng)獨一無二的俱樂部。

基礎(chǔ)

LTE-M 是一種機器對機器通信協(xié)議，非常適合物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計和應(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)連接時間。LTE-M 也更節(jié)能，并以稍慢的數(shù)據(jù)速率為代價提供更好的范圍。雖然這似乎有點缺點，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)計的更好選擇。許多其他應(yīng)用程序可以利用更簡單的設(shè)計方法、更長的范圍和足夠的數(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 承諾通過土壤監(jiān)測和自動化農(nóng)業(yè)設(shè)備等功能實現(xiàn)農(nóng)場優(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)的能力意味著無處可藏。

要是有開發(fā)工具包和評估平臺可供愛好者和小發(fā)明家使用，讓他們能夠利用這項全球可用的技術(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愛好者友好。易于使用 1 億間距信號接頭，可輕松訪問所有板 I/O 和信號。

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。（來源：貿(mào)澤電子）

該開發(fā)平臺基于本公司的AVR128DB48 AVR MCU。這個 24MHz 的 8 位強大功能包括片上運算放大器、A/D 轉(zhuǎn)換器、D/A 轉(zhuǎn)換器以及 UART 和 SPI 端口，并包括ECC608B安全和驗證 IC。這減輕了設(shè)計人員處理設(shè)備到設(shè)備身份驗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。一億個空間的接頭端口提供對 I/O 端口和關(guān)鍵信號的所有訪問。

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)主機平臺。該模塊甚至包含一個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，包括 LTE 連接驅(qū)動程序。使用包含的 HTTP 網(wǎng)頁驅(qū)動程序也支持網(wǎng)頁服務(wù)。對于代理通信，EV7ON78A 包含一個 MQ 遙測傳輸驅(qū)動程序，允許網(wǎng)絡(luò)邊緣設(shè)備通過接入點代理進行通信。

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 可用于測試信號鏈和指示狀態(tài)。

PC 可以用作開發(fā)工作站，通過 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) 運行。

圖 2：簡單而優(yōu)雅的架構(gòu)讓設(shè)計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。（來源：貿(mào)澤電子）

外賣

雖然設(shè)計工程師、愛好者和創(chuàng)新者總是能夠設(shè)計出通過 Wi-Fi 或藍牙在獨立世界中進行通信的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，但與蜂窩網(wǎng)絡(luò)的連接一直是一個更難破解的難題。Wi-Fi 和藍牙對某些應(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)計到他們的項目中，尤其是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序。不要忘記 Microchip 為有線和無線應(yīng)用提供的許多其他開發(fā)和評估板。我們愛好者為這些東西而活。

審核編輯黃昊宇