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Nordic Semiconductor 的 nRF960 SiP 在蜂窝物联网应用中的优势

作者： Rolf Horn 2023-11-28

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工程

嵌入式处理

评估/开发工具

蜂窝 IoT 简称蜂窝物联网，正在彻底颠覆我们与大量设备已有的的连接和通信方式，使物联网比以往任何时候都更易于访问，用途更广泛。

这项技术利用 2G、3G、4G 和 5G 等蜂窝网络为各种物联网设备提供连接，从而能在这些设备之间实现数据和信息的无缝交换。

本博客将介绍 Nordic Semiconductor 的 nRF9160 SiP（系统级封装）器件如何帮助设计人员克服蜂窝物联网应用在尺寸、功耗和成本方面的压力。

SiP 技术的优势

SiP 是将两个或多个集成电路与无源元件集成在一个封装中。该技术具有系统尺寸小、产品上市间短和设计机会多等优点。

SiP 的高集成度意味着可以选择数字和模拟模块，并可在小型封装中集成天线和 MEMS 传感器等无源元件。这可以大大节省印刷电路板空间，有助于减少从智能手机到可穿戴设备、智能设备和其他物联网节点等各种终端产品的总体尺寸。

蜂窝物联网的紧凑型解决方案

Nordic 的 nRF9160 SiP（图 1）为各种应用和开发人员带来了触手可及的低功耗蜂窝技术。该器件克服了复杂的无线设计障碍，并凭借其高度集成和预认证优势，具备了在全球部署蜂窝技术所需的全套资质。

图 1：nRF9160 是一款结构紧凑、高度集成的系统级封装 (SiP) 器件。（图片来源： Nordic Semiconductor）

nRF9160 将一个应用处理器、一个完整的 LTE-M/NB-IoT 调制解调器、一个射频前端和集成电源管理整合到一个 10 mm x 16 mm x 1 mm 的紧凑封装中，为蜂窝物联网提供了一种精简的解决方案。该器件还包括一个具有内置 GNSS 支持功能特定版本，专为资产跟踪应用量身定制。除传统的 GNSS 卫星三边测量外，该器件还支持基站和 GPS 定位服务，以提供节能型定位采集性能。

nRF9160 SiP 配备了全球兼容的 LTE 调制解调器，可支持以下频段：

美国 - B2、B4、B5、B12、B13、B14、B25、B26 和 B66
欧盟/亚太 - B1、B3、B4、B5、B8、B13、B18、B19、B20、B25、B26 和 B28

此外，SiP 中嵌入的 Arm Cortex-M33 支持 Arm TrustZone 和 Arm CryptoCell 310 等安全功能。

该器件提供了多种数字和模拟接口及外设，能提供多样化的单器件设计选择。此外，该器件必要时还可用作独立的 LTE 调制解调器。为了促进全面的蜂窝物联网设计，该器件包括调制解调器固件、实时操作系统 (RTOS)、应用软件示例和硬件参考设计等基本组件。

该器件还包括一个 nRF52840 板控制器，可用于构建低功耗蓝牙网关等功能。

Nordic 还推出了 nRF9160-DK（图 2），这是一款经济实惠、功能齐全的单板开发套件，用于使用 LTE-M、NB-IoT、GPS 和 nRF9160 SiP 进行开发。

图 2：nRF9160 开发套件。（图片来源： Nordic Semiconductor）

该套件具有 LTE-M 和 NB-IoT 专用天线，支持广泛的频段，确保全球可用。该开发板配备了用于 GNSS 的专用贴片天线和用于蓝牙 LE 连接的 2.4 GHz 天线。该开发板采用 SWF 射频连接器，提高了 LTE-M/NB-IoT 和 2.4 GHz 天线的灵活性。此外，还有一个用于外部 GNSS 天线连接器。

该套件配备了用户可编程 LED 灯（共 4 个）以及 2 个按钮和 2 个开关，可直接进行输入和输出交互。该套件还提供多种 SIM 卡选项，既可使用 4FF SIM 卡，也可使用 MFF2 SIM 卡，因此，可插入 SIM 卡，也可焊接 (e)SIM 卡。为方便起见，该套件还捆绑了 iBasis 的 eSIM 卡，预装了 10 MB 数据。

设计人员还可以利用 nRF Connect SDK 为未来的开发做好准备。这是一个功能全面的软件包，涵盖了无缝启动的所有基本要素，包括应用层协议、实用示例、外设驱动程序等。

该套件与 Nordic 的云解决方案 nRF Cloud 无缝集成，简化了连接。为了进一步帮助测试和进行网络评估，nRF Connect for Desktop 中的 nRF Link Monitor 工具提供了 AT 命令界面，让您能够检查链路并检索网络相关信息。