Nordic Semiconductor ha recentemente aggiunto un nuovo modello alla sua famiglia di piattaforme per la prototipazione IoT rapida. Il nuovo arrivato si chiama Thingy:53 e come i precedenti modelli presenta un potente System-on-Chip e sensori integrati per la prototipazione rapida di applicazioni IoT. Le novità, però, non si fermano al potenziamento delle vecchie funzionalità, poiché la nuova piattaforma permette anche l'implementazione di modelli di embedded Machine Learning grazie all'integrazione con Edge Impulse. Integrazione resa ancor più performante grazie ad un'apposita applicazione per dispositivi mobile che permette il controllo della comunicazione tra dispositivo e SDK. In questo articolo, andremo a descrivere Thingy:53 e le applicazioni mobile pensate per facilitare l'implementazione di modelli di tinyML.

Introduzione

Thingy:53 di Nordic Semiconductor è una piattaforma di prototipazione IoT facile da usare e che consente di creare prototipi senza dover implementare hardware specifico. La Figura 1 illustra il layout interno del Thingy:53.

Figura 1: Layout interno del Thingy:53

Thingy:53 è costruito attorno al SoC nRF5340, il SoC dual-core wireless di punta dell'azienda. La potenza di elaborazione e le dimensioni di memoria dei suoi due core consentono di eseguire modelli di embedded Machine Learning (ML) direttamente sul dispositivo. Il processore Arm Cortex-M33 del SoC nRF5340 garantisce che Thingy:53 possa gestire pesanti compiti di calcolo di embedded Machine Learning, senza compromettere la connettività wireless. Il core applicativo presenta un clock a 128 MHz per le migliori prestazioni possibili, ampio spazio per le applicazioni nei suoi 1 MB di memoria flash e 512 KB di RAM. La connettività wireless è gestita separatamente da un altro core Arm Cortex-M33 con clock a 64 MHz per un funzionamento più efficiente dal punto di vista energetico e senza prelevare nessuna risorsa di calcolo al core applicativo.

La radio Bluetooth Low Energy (LE) consente l'aggiornamento del firmware e la comunicazione tramite Bluetooth LE e supporta anche altri protocolli come Bluetooth mesh, Thread, Zigbee e protocolli proprietari a 2,4 GHz. La compatibilità con il protocollo Thread lo rende anche un'ottima scelta durante lo sviluppo di prodotti per il nuovo ecosistema Matter. Matter è un livello applicativo standardizzato per le applicazioni domestiche connesse, che utilizza il protocollo Internet (IP) come livello di rete. Thingy:53 include anche diversi tipi di sensori integrati, come sensori ambientali, di colore e di luce, accelerometri e un magnetometro, che possono essere sfruttati tutti senza hardware aggiuntivo. È alimentato da una batteria Li-Po ricaricabile con una capacità di 1350 mAh che può essere caricata tramite USB-C. C'è anche un connettore JST esterno a 4 pin compatibile con gli standard Stemma/Qwiic/Groove per gli accessori hardware. In Tabella 1 vengono riportate le specifiche tecniche più importanti del Thingy:53.

Ogni Nordic Thingy:53 viene fornito con firmware preinstallato per trasferire i dati di addestramento in modalità wireless tramite Bluetooth LE al cloud Edge Impulse Studio tramite l'app mobile nRF Edge Impulse. I dati possono essere così usati per creare un modello embedded di Machine Learning con Edge Impulse Studio. Il modello può quindi essere distribuito in modalità wireless su Thingy: 53. L'inferenza viene eseguita su Thingy:53 e i risultati possono essere visualizzati nell'app. Questo, permette di sfruttare appieno i sensori avanzati del Thingy:53 in applicazioni come riconoscimento vocale o rilevamento di movimento. L'accelerometro a bassa potenza e il microfono PDM possono anche riattivare il SoC dalla modalità di sospensione per mezzo di eventi sonori o di movimento. Ciò, è particolarmente utile per creare applicazioni di apprendimento automatico integrate aventi bassi consumi, consentendo al dispositivo di rimanere in modalità sospesa e risparmiare energia quando non c'è niente da registrare o a cui reagire.

L'app di accompagnamento nRF Programmer per Thingy:53 introduce un nuovo livello di semplicità mai visto prima in una piattaforma  di prototipazione di questo tipo. Con l'app è possibile selezionare dal firmware predefinito per Thingy:53 e flasharlo direttamente over-the-air da un dispositivo iOS o Android. Questo significa poter caricare nuovo firmware per sfruttare il SoC nRF5340 e le funzionalità dei sensori integrati praticamente ovunque e senza connessione a un PC.

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