Gli sviluppi della tecnologia NFC: intervista a Michele Scarlatella, Communication Director @ STMicroelectronics

Near-Field Communication, NFC, è una tecnologia impiegata per fornire connettività wireless a corto raggio in applicazioni commerciali ed industriali. L'associazione industriale NFC Forum ha l'obiettivo di promuovere e standarizzare l'uso di questa tecnologia, e di garantire nello stesso tempo l'interoperabilità tra i vari dispositivi e servizi.

La tecnologia NFC sta guadagnando popolarità grazie ai suoi numerosi vantaggi quali la sicurezza, versatilità e convenienza. Questa tecnologia è ampiamente implementata in economie già sviluppate come il Nord America e l'Europa che sono i principali fornitori di chip NFC che condividono oltre il 60% della quota di mercato totale. Il mercato globale dovrebbe crescere nei prossimi anni ad un tasso annuale complessivo CAGR del 69%. Il mercato Asiatico dovrebbe far registrare una decisa crescita grazie all'aumento dell'utilizzo dei telefoni cellulari e delle crescenti applicazioni wireless.

Michele Scarlatella, Communication Director - Microcontroller, Memory & Secure MCU Group -  @ STMicroelectronics ci introduce in questo mercato, analizzando diversi aspetti e varie soluzioni, con uno sguardo generale alla connettività wireless globale. STMicroelectronics offre una vasta gamma di soluzioni per ogni esigenza del progettista nel campo wireless, in particolare NFC/RFID, attraverso IC e soluzioni in kit per velocizzare il time-to-market del prodotto finale.

1. La serie ST25DV di tag dinamici NFC / RFID presentata all'ultima Embedded World, offre un'interfaccia a lungo raggio con frequenza di 13,56 MHz compatibile con i telefoni e lettori NFC. Qual è il Vostro obiettivo per questo nuovo prodotto e quali sono le caratteristiche principali? 

ST25DV si rivolge ad una vasta gamma di applicazioni che possono trarre vantaggio dalle caratteristiche duali di interfaccia (13,56 MHz senza contatto, oltre a I2C via cavo). Vediamo i tag ST25DV utilizzati sia in applicazioni industriali che domestiche. Nel consumer ed elettrodomestici, l'utente può interagire direttamente con il dispositivo utilizzando il telefono smart ormai onnipresente nella vita quotidiana. Grazie a NFC type V del tag ST25DV, non vi è alcuna necessità per l'utente di installare una speciale applicazione dedicata. L'utente può, ad esempio, impostare automaticamente i parametri di connettività Wi-Fi, Bluetooth e altri task simili. Se si passa al mercato industriale ci saranno ancora più vantaggi, grazie all'insieme di caratteristiche uniche offerte dal prodotto, vale a dire la compatibilità NFC insieme alla sua capacità di funzionamento a lungo raggio e alla modalità di trasferimento veloce. Il tag ST25DV consentirà la cosiddetta “personalization in the box”. In altre parole, i prodotti che necessitano di una personalizzazione, come l'impostazione della lingua per l'interfaccia utente, possono essere realizzati in versione “vanilla” (neutra), e personalizzati all'ultima fase della produzione, anche con la merce già in scatola e pronta per la spedizione.  Ecco, quindi, il perchè del termine “personalization in the box”. Per la produzione e le società di logistica, questa è una grande risorsa, poichè l'investimento nei tag è immediatamente ripagato dai benefici logistici che queste funzionalità offrono. Nel campo del supporto e assistenza post-vendita, la convenienza NFC e la modalità di trasferimento veloce permettono di eseguire comodamente una diagnostica dell'applicazione. La modalità di trasferimento veloce permette ad un cellulare, ad esempio, di diventare un dispositivo diagnostico, comunicando direttamente e in tempo reale con il microcontrollore integrato nel prodotto da manutenere.  Noi crediamo che questa è una grande caratteristica generata dalla superiorità tecnica del ST25DV, e sarà molto apprezzata dal mercato.

2. Come la tecnologia NFC e la serie di prodotti ST25DV potrebbero aiutare le applicazioni industriali? 

Come detto prima, il lungo raggio e la capacità di doppia interfaccia porteranno benefici immediati per la personalizzazione “in-the-box”. Ma possiamo anche ottenere benefici per il monitoraggio della logistica e l'impostazione dei parametri operativi. Per esempio, noi vediamo anche un grande beneficio a sostegno di una garanzia post-vendita. Secondo la normativa europea, le aziende devono garantire il loro prodotto per almeno due anni. In caso di problemi, il cliente finale ha modo di ottenere l'esatta configurazione interna del prodotto o una dettagliata informazione della diagnostica. Tutte queste informazioni possono essere lette dal tag, utilizzando lo smartphone del cliente, e inviando direttamente le informazioni all'ufficio di assistenza in modo che il tecnico possa programmare la visita al cliente finale con gli strumenti e le parti di ricambio giusti. Inoltre, è possibile anche raccogliere dati operativi per fini statistici, ed eseguire le procedure di aggiornamento firmware.  A Embedded World 2017 di Norimberga, la ST ha presentato questa nuova serie di prodotti. Allo stand di STMicroelectronics i visitatori hanno potuto assistere alle dimostrazioni dal vivo di ST25DV, e scoprire come si può effettuare facilmente e rapidamente l'aggiornamento del firmware di un apparecchio anche con una dimensione del software di oltre 100Kbytes.

3. La raccolta dell'energia consente di catturare energia dall'ambiente circostante, per poi essere convertita in una sorgente elettrica. Qual è il contributo della raccolta di energia per la tecnologia NFC di ST?

A rigor di termini, ST25DV non ha funzioni di raccolta di energia, come ad esempio quella relativa al calore o luce. Tuttavia, il tag può essere alimentato dal campo NFC, come quello generato dal lettore ST25R3911 NFC. In tal caso, l'energia è sufficiente a rendere il tag operativo, non solo per la comunicazione ma anche per altre attività come l'accensione del dispositivo dalla modalità di stand-by, grazie ad un pin wake-up, o anche, con un adeguato conditioning circuitale, per alimentare un sistema low power. Quest'ultima possibilità è adatta per applicazioni zero-power come quelli richiesti per l'IoT. I tag possono essere utilizzati anche per leggere i dati da un'attrezzatura non operativa o danneggiata. Pensiamo che questa sia una grande funzionalità per i tecnici che eseguono, per esempio, interventi di manutenzione. I tag dinamici NFC / RFID di ST supportano la raccolta di energia da segnali NFC e si abbinano bene con le nostre batterie a stato solido a film sottile EnFilm, ma non hanno una vera raccolta di energia da sorgenti di calore o luce.

4. Lo sviluppo crescente della tecnologia NFC ha incoraggiato i consumatori a effettuare pagamenti di piccole e grandi somme utilizzando i dispositivi Mobile. Il mercato della Near Field Communication globale (NFC) è stimato a oltre 20 miliardi di dollari nel 2020. Che cosa si aspetta da questo mercato? 

I pagamenti NFC (noti anche come pagamenti di prossimità) erano solo un punto di partenza per la tecnologia. Ha ricevuto tanta attenzione, ma in realtà c'è molto di più. Troviamo che l'ecosistema NFC, e i servizi associati, è molto più ampio e non riguarda solo i pagamenti. Il forum NFC dispone di un quadro grafico interessante che spiega il concetto di “tap&do something” per una serie di 20 casi di utilizzo: tap&run, tap&translate, tap&access, etc. Il concetto chiave è che, oltre ad essere semplice e sicuro, non ci sono codici da ricordare e applicazioni da scaricare. Immediato e semplice. Grazie alle caratteristiche superiori dei nostri tag ST25 e lettori, posso sicuramente dire che riusciamo a sostenere tutti i casi di utilizzo previsti dal Forum NFC in un modo molto affidabile. L'implementazione è anche molto facile per gli sviluppatori, grazie alla nostra ampia gamma di prodotti facili da usare, e strumenti di sviluppo molto convenienti.

5. Per concludere, quali sono in generale le tecnologie di connettività che ST può offrire per promuovere l'innovazione e la leadership?  

Abbiamo una gamma di prodotti di connettività per il mercato IoT che coprono praticamente tutte le distanze. Ad esempio, per una distanza molto breve, fino a 10 cm, è ben coperta dalla nostra tecnologia NFC che abbiamo detto prima. Questo riguarda tutte le applicazioni dove un utente deve interagire a livello locale, come i pagamenti Mobile, l'abbinamento di uno smartphone con il dispositivo elettronico di consumo ed i molti altri casi di utilizzo dettagliati bene dal Forum NFC.

La gamma di distanze a corto raggio per Personal Network Network (PAN) è coperta grazie al nostro processore di rete BlueNRG-1, che offre la connettività Bluetooth Low Energy (BLE 4.2), conosciuta anche come Bluetooth Smart. Per facilitare l'adozione del BlueNRG-1 da parte degli sviluppatori, ST offre un Software Development Kit, una Evaluation board (STEVAL-IDB007V1) e un modulo completo compatibile con Bluetooth 4.1 denominato SPBTLE-RF. Il modulo include tutto il necessario per creare un nodo BLE: radio, antenna e oscillatori integrati, il tutto in una soluzione certificata. Grazie ad un piccolo fattore di forma, può essere facilmente integrato nel prodotto ultimato, e lo si può vedere quindi non solo come piattaforma di sviluppo ma anche come oggetto pronto per la produzione. Le distanze intermedie di alcuni km sono coperte dalla nostra famiglia SPIRIT radio sub-GHz. Questi sostengono una serie di applicazioni diverse nell'ambito dell'automazione per la casa e l'edilizia (Smart Home e Smart City), nonché per il controllo dei processi industriali (Smart Factory) e delle infrastrutture di misure automatizzate (Smart Grid) o, più in generale, per Internet of Things (IoT). SPIRIT1 opera nelle bande di frequenza ISM e SRD senza licenza a 169, 315, 433, 868 e 915 MHz, e supportano schemi di modulazione quali 2(G)FSK, 4(G)FSK, OOK e ASK. Inoltre, supportano tecnologie avanzate come frequency hopping, auto-acknowledgment e la diversità di antenna per garantire una trasmissione di dati senza errori anche in condizioni logistiche ed ambientali difficili.

La copertura fino a decine di chilometri è anche supportata per i due più comuni standard LPWAN (Low Power Wide Area Networks): LoRa e SigFox. La soluzione compatibile con LoRa è disponibile in forma di kit integrato con un processore STM32L0, un ricevitore Semtech SX1276 e un pacchetto completo SW, I-CUBE-LRWAN, che si integra nel nostro ambiente software STM23Cube. Troverete una descrizione dettagliata di questa offerta su questo numero (Aprile) di Firmware.

ST offre anche un ricetrasmettitore compatibile con il Sigfox sub-GHz denominato S2-LP. Il dispositivo S2-LP (SPIRIT2 Low-Power) è più di una soluzione Sigfox. Infatti, è molto flessibile in termini di modulazione RF, con il supporto della FSK, OOK e ASK per un'ampia gamma di bande di frequenze senza licenza, 430-470MHz e 860-940MHz per l'utilizzo in tutto il mondo. Questa interessante caratteristica permette di utilizzare SP2-LP anche in applicazioni proprietarie con ottime prestazioni, soprattutto nelle applicazioni ultra-low power che estendono la durata della batteria dell'ordine degli anni. Inoltre, è disponibile per gli sviluppatori uno starter-kit SP-L2 basato sulle schede popolari STM32L1 NUCLEO, con una di espansione STEVAL-FKI433V1 X-NUCLEO.

Offriamo anche il modulo Wi-Fi SPWF01SA che è una soluzione Plug & Play veloce, flessibile e conveniente per l'integrazione delle tecnologie 802.11 b/g/n e TCP/IP in dispositivi IoT. I moduli ST integrano uno stack TCP / IP completo e un livello di applicazione facile da usare che assicura un modo semplice ed efficace per utilizzare i moduli tramite i comandi AT. I moduli sono configurati sulla base di un ricevitore 802.11 a chip singolo con PA integrato e un microcontrollore STM32 a 32 bit con 16 supporti GPIO. Con un consumo energetico ridotto e un fattore di forma piccolo, i moduli ST sono ideali in applicazioni wireless mobile e fisse. Per facilitare lo sviluppo, offriamo una scheda di espansione X-NUCLEO-IDW01M1 per il popolare sistema di sviluppo NUCLEO.

In sintesi, grazie alla nostra gamma di prodotti, copriamo praticamente tutte le esigenze di comunicazione da distanze molto brevi dell'ordine dei cm, fino a raggiungere una vasta area che attraversa decine di km. Questa offerta può soddisfare quasi tutte le necessità di comunicazione dell'IoT. Naturalmente, non siamo fermi, ma stiamo lavorando attivamente per allargare l'offerta e migliorare nello stesso tempo le prestazioni dei prodotti offerti attualmente nel mercato. Ad esempio, stiamo operando per offrire le funzioni di sicurezza avanzate usando la nostra famiglia di prodotti STSAFE, e sviluppando soluzioni più integrate di MCU e periferiche RF che presto appariranno nel mercato.

 

Figura 1: Michele Scarlatella, Communication Director - Microcontroller, Memory & Secure MCU Group @STMicroelectronics

 

 

Una risposta

  1. Maurizio Di Paolo Emilio Maurizio Di Paolo Emilio 25 aprile 2017

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