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TapNLink: un tag NFC per il tuo microcontrollore

di Fonte ST 27-10-21
TapNLink di IoTize, partner autorizzato francese di ST, è il primo modulo RF che si collega direttamente alla porta di debug di un microcontrollore (MCU) per facilitare lo sviluppo e offrire un approccio originale alla progettazione. Il prodotto utilizza un tag NFC ST25DV-I2C per consentire a un'applicazione mobile di leggere e scrivere su un MCU.

TapNLink combina inoltre NFC e Bluetooth Low Energy (BLE) in modo che gli utenti possano passare da uno all'altro quando necessario. IoTize propone un nuovo modo di interagire con i sistemi embedded.



TapNLink venne lanciato ufficialmente nel 2018 provocando qualche perplessità dato che capovolge i principi fondamentali del design. Tradizionalmente, gli ingegneri sviluppano uno stack RF e creano un'applicazione conforme a standard complessi.
Il processo può essere lungo, faticoso e spesso richiede approvazioni normative. Può anche essere frustrante quando i manager si aspettano che i loro ingegneri sappiano tutto su elettronica, RF, progettazione di antenne e una miriade di altri campi che regolano il trasporto di pacchetti in modalità wireless da un dispositivo all'altro. TapNLink aggira tutto questo semplicemente catturando i dati e propagandoli. In effetti, IoTize offre una soluzione che gestisce molti di questi problemi utilizzando NFC o Bluetooth in modo che i progettisti possano concentrarsi sulle loro applicazioni.

L'approccio è così originale che ha vinto il premio Best Emerging Concept agli NFC Forum Innovation Awards 2018. Da allora, IoTize ha continuato a trovare nuove applicazioni e a rendere la tecnologia ancora più accessibile.

Grazie all'ST25DV della ST, la configurazione NFC a 3 tempi di TapNLink è sempre più popolare nelle fiere e nelle dimostrazioni e ha vinto il premio Most Innovative Use of NFC lo scorso anno.

La presentazione ha avuto particolare successo a SIDO 2021 Lione e dovrebbe incontrare un destino simile il mese prossimo a Parigi. In poche parole, i clienti parlano ai loro elettrodomestici attraverso il tag NFC. Per prima cosa avvicinano il telefono all'ST25DV, che attiverà un'applicazione sul telefono dell'utente. Il secondo passaggio consiste nell'utilizzare l'app per modificare le impostazioni e migliorare le configurazioni. Infine, il terzo passaggio prevede di riportare il telefono al Tag NFC per registrare le nuove impostazioni.



Quali nuove applicazioni utilizzano TapNLink?
In Europa, la configurazione a 3 tempi NFC sugli dovrebbe presto fare la propria comparsa sugli apparecchi di riscaldamento grazie alla francese Cotherm. Migliorare l'interattività del prodotto aiuterà anche a promuovere le funzionalità di risparmio energetico e porterà a benefici ambientali più significativi. IoTize sta anche lavorando con Lucht LHZ, un produttore tedesco di riscaldatori elettrici.

TapNLink sta guadagnando terreno come sistema di controllo degli accessi, riconoscendo da un'applicazione mobile a chi concedere o negare l'ingresso. Pertanto, gli utenti possono accelerare il processo e i produttori possono offrire una soluzione più affidabile. La tecnologia di IoTize è presente anche nelle soluzioni di monitoraggio industriale.

I nuovi casi d'uso derivano dall'implementazione della funzione NFC 3-Stroke Configuration senza scrivere una singola riga di codice. Un nuovo strumento, infatti, genera l'applicazione in base al microcontrollore STM32 utilizzato, risparmiando così tempo e accelerando il rilascio sul mercato. IoTize offre anche un generatore automatico di app per iOS e Android. Lo strumento utilizza HTML5, CSS e Javascript per creare applicazioni universali su misura per le impostazioni che gli utenti possono modificare sulla loro applicazione incorporata.

ToccaNLink nel tuo sistema integrato

Oltre la porta di debug

Il collegamento di TapNLink alla porta di debug di un sistema integrato è la porta per un proof-of-concept quasi istantaneo sull'hardware esistente. Gli ingegneri non hanno bisogno di scrivere nuovi stack, modificare il PCB o creare un nuovo design integrando NFC e BLE. Possono prendere un prodotto esistente e collegare un TapNLink.

L'utilizzo della porta di debug dell'MCU a volte è impossibile. In alcuni casi, gli ingegneri devono lavorare con progetti chiusi che non possono consentire tali operazioni. Di conseguenza, IoTize ha assicurato che il suo prodotto potesse connettersi a due General Purpose Input/Output (GPIO), consentendo così ai team di beneficiare dello stesso set di funzionalità, anche se la porta di debug non è disponibile.

Questo metodo utilizza un "serial agent" simile alla tecnologia di debug presente sugli MCU STM32. Gli ingegneri dovranno ricollegare il firmware di destinazione con l'"agente seriale" di IoTize, ma sarà solo questione di ore. Inoltre, questo approccio significa ancora che gli sviluppatori non devono scrivere nuovo codice per i loro sistemi.

ST25DV-I2C nel TapNLink

I nostri tag ST25DV NFC hanno un'interfaccia dinamica, chiamata anche doppia, il che significa che, a differenza dei tag tradizionali, è possibile utilizzare il modulo tramite i protocolli NFC o I2C, il che consente nuove applicazioni che in precedenza avrebbero richiesto soluzioni più complicate e costose. Nel TapNLink, la doppia interfaccia è un intermediario tra l'applicazione che legge il tag NFC e l'MCU.

Sicurezza sul dispositivo

TapNLink si occupa dei moduli wireless, del design dell'antenna e dell'ottimizzazione delle prestazioni, oltre a una caratteristica fondamentale che i team di ingegneri potrebbero trascurare: la sicurezza.

Esistono rischi inerenti all'utilizzo della porta di debug o alla connessione diretta ai GPIO di un MCU. Quando si lavora su un proof-of-concept, i dati trasferiti sono generalmente innocui, il che significa che la sicurezza non è una priorità assoluta.

Grazie al tag NFC di ST, TapNLink può garantire che tutti i moduli wireless (NFC e BLE, ad esempio) siano inerti per evitare sniffer. Gli hacker utilizzano spesso gli sniffer per rilevare le reti wireless attive prima di verificare le vulnerabilità. Il modulo Bluetooth è attivo anche se l'utente legge il Tag NFC e scambia le chiavi di crittografia.

Un'altra caratteristica che rende pratico TapNLink è la porta seriale sicura simulata, o S3P, che funziona come alternativa all'interfaccia di debug del cavo seriale (SWD) di Arm. Qualsiasi sviluppatore con esperienza in sistemi embedded molto probabilmente avrà familiarità con quest'ultimo. Consente la comunicazione diretta attraverso la porta di debug per accedere rapidamente alla mappa di memoria, tra le altre cose. Il problema è che SWD non offre alcuno schema di crittografia. Even Arm consiglia una logica dedicata sotto forma di un modulo di autenticazione del debug, che non è sempre presente o pratico.

In alternativa, TapNLink fornisce S3P per proteggere gli scambi di dati tra il modulo IoTize e l'MCU utilizzando uno schema AES-128. La tecnologia filtra anche gli indirizzi di memoria per ridurre il rischio di incidenti. Inoltre, il dispositivo utilizza la RAM interna dell'ST25DV-I2C per lo scambio di chiavi dinamiche, ottimizzando ulteriormente le operazioni di sicurezza.

Come iniziare

Un ottimo modo per iniziare a utilizzare TapNLink è ottenere un kit di valutazione chiamato TapNLink Primer, che supporta NFC, Bluetooth Low Energy e costa 59€ online. Oltre all'hardware, IoTize offre anche una piattaforma cloud per iniziare immediatamente a sperimentare funzionalità remote. Inoltre, TapNLink Primer utilizza un relè MQTT open source per connettersi alla maggior parte dei fornitori di servizi cloud.

(lo)