Seeed Studio XIAO nRF54L15 Sense
Zanimljiv, moćan XIAO sa pegrštom bežičnih protokola savršen za IoT smart okruženja. Sa cenom koja ne opterećuje budžet prosto mami da se krene u istraživanje automatizacije prostorija. Jedino što bi mejkere moglo da odvrati je izostanak Arduino i Python podrške, ali pravom mejkeru ZephyrOS bi morao biti samo malo izazovniji doručak.
Pros
- Teško je zamisliti smart prosotr u kome ovaj sistem ne može da se poveže na postojeću IoT mrežu
- Izuzetno mala potrošnja i dimenzije čine ga idelanim za uređaje koje bi se nosile kao gadžgeti
- Ugrađene bezbedonosne funkcije
Cons
- Ljubitelji Arduino IDE i Python verzija za mikrokontrolere će očajavati pred Bare metal pristupom, ako se ne odluče za ZephyrOS
- Podešavanje VS Code okruženja, iako je Nordic Semiconductor uradio puno ponekada i na nekim računarima, bez realnog razloga može biti problematično
Nordic Semicondctor nRF54L je serija izuzetno interesantnih mikrokontrolera sa duboko promišljenim dizajnom u koji kompanija Nordic Semiconductor veruje. Otkud mi da veruju u njega? Pa, ne iz razgovora sa ljudima iz dizajn tima, već je to moj zaključak na osnovu procene da je kompanija uložila OGROMAN napor da približi celu seriju dizajnerima novih rešenja.
Najslabiji predstavnik je nRF54LS05A. On ima „samo“ 508 KB non-volatile memorije i 64 KB RAM-a (varijanta nRF54LS05B ima samo nešto više, 96 KB RAM-a). Od bežičnih komunikacija ima Bluetooth LE i 2.4 GHz radio sa brzinom prenosa do 4 Mbps. Niska potrošnja i 128 MHz ARM Cortex-M3 koji je dovoljan za Bare-metal razvoj aplikacija. Možemo ovaj kontroler posmatrati kao ultra low-cost rešenje za bazične Bluetooth LE prenose podataka. Staviti ovog mališana u neki prenosni gadžget je odlična ideja.
A onda u seriji imamo sledeći korak. nRF54L10. Ozbiljnija priča sa 1012 KB non-volatile memorije i 192 KB RAM-a. Ovde već pored pomenutih Bluetooth LE i 2.4 GHz mrežne komunikacije, ovaj modul ima dovoljno snage i resursa da omogući i Matter, Thread i Zigbee. Podržava i Bluetooth Channel Sounding, Bluetooth Mesh i Amazon Sidewalk. Mikrokontroler je dovoljno moćan, pomaže mu u radu i dodatni 128 MHz RISC-V koprocesor koji se bavi manipulacijom sa perifernim linijama, poput GPIO-a. A implementirane su i sigurnosne tehnologije po put TrustZone isolation-a.
Ima i svoju nRF54LV10A varijantu koja umesto opsega na napojnim pinovima od 1.7 do 3.6 VDC, radi na nižim naponima, od 1.2 do 1.7 VDC. Manji naponi, manja i potrošnja, ali i ograničenja u dostupnim komunikacijama – samo Bluetooth LE, Bluetooth Channel Sounding, 2.4 GHz bežične komunikacije sa prenosom do 4 Mbps. Idealna primena bi bila za biosenzore koji bi ljudi nosili, trekere i druge lake, prenosne uređaje koji bi se napajali baterijom od 1.5 VDC.
A onda ulazimo u još snažniji hardver, koji je ina našem XIAO-u, a to je Nordic Semiconductor nRF54L15. On ima 1524 KB non-volatile memorije i 512 KB RAM-a. U zavisnosti od pakovanja čip ima d 24 do 35 GPIO linija za povezivanje i kontrolu većeg broja periferija. Tu je i dodatno RISC-V jezgro sa RV32EMC arhitekturom za njihovu kontrolu bez opterećivanja glavnog procesora i rad u realnom vremenu.
Na sve to to je jedini SoC u seriji koji ima sve bežične protokole koje je Nordic Semiconductor namenio ovoj seriji. Spisak je zaista impozantan i iz njega se jasno vidi da im je ovaj proizvod zlatna sredina od koga bi bilo i najrazumnije krenuti sa razvojem uređaja na nRF54L seriji. Ono što se na tabeli iznad ne vidi je da je nRF54L15 pin-to-pin kompatibilan sa nRF54L10 i nRF54L05 modelom što omogućava nakon razvoja i skaliranje modela u skladu sa potrebama, čime se redukuju troškovi masovne proizvodnje.
Posebna pažnja je posvećena ekonomičnoj potrošnji. U modu smanjenje potrošnje, idealnom kada se baterijski napaja uređaj koji je neaktivan, a ti periodi su dugi, SoC-u radi samo minimalni domen funkcija. Pa čak i tada imamo dva moda rada: System ON i System OFF. System OFF Deep Sleep je mod u kome čip može ostati godinama i zadržati vrednosti u memoriji ili stanje RTC-a, a iz njega se može probuditi interaptom. System ON ima dva podmoda, Sleep i Idle i u njima čip može i nadgledati neke periferije, doduše umanjenom brzinom. U System On Idle rade oba jezgra, ali se ARM jezgro gasi u System OFF i System ON Sleep modu.
Druga bitna karakteristika je inkorporirana bezbednost, kako kroz TrustZone® razdvajanje prisustva resursima čipa, tako i mehanizmima za detekciju neovlašćenog pristupa i kriptografskim mehanizmom sa zaštitom od curenja informacija putem sporednih kanala. Za sve ove detalje, pored standardne literature preporučujemo da obavezno „završite“ Nordic Semiconductor online DevAcademy sa kursevima koji pokrivaju ne samo nRF54L, već i posebnosti razvoja različitih bežičnih protokola sa njima. Na kraju, dobićete svakako i sertifikat.
Pažljivom čitaocu sigurno nisu promakla još dva modela u tabeli, nRF54LM20A i nRF54LM20B. Oba imaju po 2 MB FLASH-a i 512 KB RAM-a, dodatni RISC-V koprocesor, iz milošte nazvan „Flipper“ od skraćenice FLPR – Fast Lightweight Peripheral Processor za kontrolu periferija u realnom vremenu, High-speed USB kontroler i čak 66 GPIO linija. Model B ima i integrisan Axion NPU. Jedini je problem što je čip i dalje u razvoju i nema načina da ga kupite. Ovo trenutno važi za sve modele koji se završavaju sa A ili B. Dakle, sada su dostupni nRF54L05, nRF54L10 i nRF54L15. Jasno je dakle da je trenutno čip na ovom XIAO nRF54L15 flegšip model serije.
Kao što verovatno znate, Seeed Studio je ove godine promenio transportna pakovanja za svoju XIAO seriju i prešao sa običnih kesica i nestandardizovanih kutijica na plastične poluprozirne kutijice koje podsećaju na one u starim apotekarskim rafovima. Borba između valjka i prizme kada je gustina i stabilnost pakovanja velikog broja predmeta traje od kada je sveta i veka. Kom carstvu bih se ja odlučio, nisam baš siguran, ali imam zamerku za ovo rešenje. Morali su da osmisle bolje fitovanje kada se slaže kutijica na kutijicu. Jednostavno je nedopustivo da jedna sklizne sa druge.
A unutra je sama XIAO pločica, dva hedera koja po potrebi možete sami zalemiti, nagore ili nadole, kako vam već više odgovara i kartonski listić sa adresom. Nalepnica sa oznakom modela XIAO ploče je zalepljena bočno, pa vam je pretraga u kolekciji laka i ako su kutijice naređane jedna na drugu. Providan poklopac će pak dozvoliti identifikaciju XIAO modela ako ih pretražujete pogledom od gore.
Sa donje strane XIAO pločice su jasno obeležene kontaktne tačke, bilo da su u pitanju rupe ili kontaktni pedovi. Vidimo da od 35 GPIO pinova koliko bi po specifikacijama najviše mogao da ima nRF54L15, imamo dostupnih svega 11 bočno i dodatnih 5 na pedovima ispod. Za XIAO je to standardno odlično i tu nemam zamerke. Tu su i napojni i kontakti, ali i dva SWD – Serial Wire Debug interfejsa. Tu su i kontakti za baterijsko napajanje. N1 i N2 su dva NFC pina, ne zaboravite na njih. Za ovako malu ploču ovo je sve luksuzno.
Ako bi ga uporedili sa još jednim XIAO sistemom koji ima Nordic Semiconductor XIAO nRF52840 koga smo ranije prikazali u recenziji, imamo značajno snažnije ARM Cortex-M33 na 128 MHz umesto ranijeg ARM Cortex-M4 na 64 MHz jezgra. Dodatni RISC-V komprocesor na 128 MHz, kombinaciju 16-16-6 GPIO pinova u odnosu na prethodnu 11-11-6, gde je sukcesivo to ukupan broj GPIO PWM pinova-broj digitalnih pinova-broj analognih pinova. Po jedan više I2C i SPI interfejs. Sada su tu dva. Isti broj UART i NFC interfejsa.
Bežične komunikacije su slične, sa time da je ovde Bluetooth 6 LE sa Channel Sounding-om i Amazon Sidewalk. I ovaj model je Sense, tj ima ugrađen šestoosni IMU i digitalni mikrofon.
Ono u čemu se „jako“ razlikuju, a to će jedan broj mejkera sigurno „oterati“ od ovog sistema je što novi Seeed Studio XIAO nRF54L15 nema zvaničnu podršku za Arduino, MicroPython i CircuitPython. Doduše postoji nezvanična verzija biblioteka za Arduino IDE i firmver za MicroPython, sa ograničenjima u funkcionalnosti. Dakle, jedan korak se mora učiniti od uobičajenog i mejkerima ugodnog razvojnog ekosistema. Dosadašnji XIAO modeli su generalno uvek imali podršku za njih, bez obzira na mogućnost programiranja i razvoja aplikacija i u PlatformiIO i ZephyrOS-u ili Nuttix-u.
Ovde jednostavno morate preći na ZephyrOS ili Bare Metal programiranje – kako vam već volja. Preporuka je da radite iz Visual Studio Code-a, koji ima komplet ekstenzija za razvijanje aplikacija za nRF SoC-eve.
Zaključak mi je da XIAO format i smišljen za nRF54L15. Mali i sa svim mogućim bežičnim komunikacijama, a u sinergiji sa nekim čipom iz Nordic Semiconducter nRF70 serije, koji bi mu doneo Wi-Fi 6 na sve postojeće bežične veze prosto je idealna kombinacija na minijaturnom XIAO sistemu. Dobijamo odmah uređaj koji se može nositi kao gadžget, bez imalo opterećenja zbog tećine ili dimenzija. Čak i sa ugrađenom baterijom on ostaje mali, prenosan, uređaj sa pregrštom komunikacija za moderne smart prostore – od kuće, preko kancelarija, javnih prostora i privatnih objekata.
Podrška koju Nordic Semiconducter sam pruža kroz edukativne treninge i primere koda sasvim su dovoljni za razvoj veoma ozbiljnih aplikacija, čak i ako krećete od nule. A ukoliko ste zaljubljenik u Arduino IDE ili nekog od prilagođenih Python verzija za mikrokonrolere, ovde smatrajte da ste početnik. No, ZephyrOS je industrijski standard za razvoj RT aplikacija, a Bare metal programiranje je za prave znalce kojima je svaki bajt koda bitan.
Za samo 9.99 USD bez sense dodataka i za 14.99 USD za sense varijantu, dobija se odličan, čak flegšip dok se ne pojavi nRF54L20 model u nRF54 seriji koji će vam omogućiti da izradite minijaturni uređaj koji možete nositi na sebi, ako je neophodno, a koji je potpuno integrisan u IoT standarde. Ovo je svakako, jedan od najsmislenijih XIAO modela – pravi mali smart dragulj.
