Nordic評価キットによる、Wi-Fi6と他のプロトコルのシームレスな統合

産業用IoT（IIoT）からスマートホームアプリケーションに至るまで、幅広いデバイスの潜在的な市場を拡大するためには、マルチプロトコルのサポートが重要ですが、開発者にとっては複雑さとコストの増加につながる可能性があります。Nordic Semiconductorは、Wi-Fi6（IEEE 802.11ax）機能をBluetooth low energy（BLE）、Thread、Zigbee、セルラーIoTなどのプロトコルと簡単に統合できるソリューションを提供しています。

このソリューションは、NordicのRF内蔵コンパニオンIC nRF7002をベースとしたアプリケーション開発用の評価キットという形で提供されます。nRF7002モジュールは、超高速通信、通信距離の向上、信頼性の向上、バッテリ寿命の延長を実現したWi-Fi6テクノロジーを組み込むための低消費電力ソリューションを提供します。nRF70シリーズICは、他の通信プロトコルがWi-Fiとシームレスに動作することを保証する独自のワイヤレス共存サポートを採用しています。

2.4GHzと5GHzのデュアルバンド機能を備えたnRF7002は、以前のWi-Fiバージョン（IEEE 802.11a/b/g/n/ac）およびインフラと完全な下位互換性があります。Wi-Fi6コンパニオンICは、Nordic以外のホストを含む幅広いホストコントローラをサポートしており、LinuxおよびRTOSの両方のオペレーティングシステムで使用できます。セキュアブート、Trusted Firmware-M、ハードウェア固有キー、デバイスファームウェアアップデート（DFU）手順など、高度なセキュリティ機能を利用することができます。

Arduinoシールドフォームファクタボード

nRF7002-EK（図1）は、nRF7002 ICをArduinoシールドフォームファクタの拡張ボードに搭載したもので、他のNordic製トランシーバICの互換開発キットに接続できるインターフェースコネクタを備えています。特に、低消費電力のWi-Fi6を他の通信プロトコルとより簡単に統合できるように設計されています。

図1：NordicのArduinoシールドは、他の開発キットに接続することで、Nordicの他のソリューションを利用するアプリケーションに、Wi-Fi 6コンパニオンICの機能をより簡単に追加することができます。（画像提供：Nordic Semiconductor）

nRF7002EKを使用してWi-Fi6を追加できるNordicのワイヤレスソリューションには、次のようなものがあります。

• nRF52840とnRF5340は、Bluetooth LE、Bluetooth mesh、NFC、Thread、Zigbeeをサポートするマルチプロトコル2.4GHzトランシーバを搭載した超低消費電力Bluetooth 5.4SoCです。nRF5340はデュアルArmCortex-M33プロセッサを搭載し、性能と電力効率のバランスを実現しています。nRF52840は、nRF52ファミリの中で最も高性能なSoCで、Arm Cortex-M4プロセッサを1つ搭載しており、より複雑なIoTアプリケーションに適した高い性能を発揮します。
• nRF9160は、IoT向け低消費電力システムインパッケージ（SiP）セルラーデバイスシリーズの第1弾です。このSiPには、LTE-M/NB-IoTモデムが搭載され、セルタワーベースおよびGPSベースの位置情報サービスをサポートし、RFフロントエンド（RFFE）と統合型電源管理をすべて小型な10mm x 16mm x 1mmのパッケージに収めています。

また、nRF7002-EKは、Wi-Fi SSIDベースの位置情報取得を必要とするアプリケーションではnRF7000を、2.4GHz帯Wi-Fi6接続ではnRF7001をエミュレートする目的でも使用できます。たとえば、nRF9160セルラーSiPとnRF7000を組み合わせることで、開発者は1つのアプリケーション内で全地球航法衛星システム（GNSS）、セルラーベースの位置情報、SSIDベースのWi-Fi位置情報機能を組み合わせることができ、最高の精度での測位を実現できます。

マルチプロトコルアプリケーションの作成

nRF7002-EKキットは、nRF52840-DK、nRF5340-DK、nRF9160-DKといったトランシーバソリューション用のNordic開発キットに追加して使用します。各開発キットには、ハードウェア、プログラム済みファームウェア、ドキュメント、ハードウェア回路図、レイアウトファイルが含まれています。

評価キットは、互換性のある開発キットに直接接続することができます（図2）。アプリケーションに応じて、開発者はSPI（Serial Peripheral Interface）またはQSPI（Quad Serial Peripheral Interface）を使用することができます。

図2：nRF7002-EK（上）は、ここに示すnRF5340-DKなど、他のNordicの開発キットに直接接続できます。（画像提供：Nordic Semiconductor）

NordicのオープンソースnRF Connect SDKは、nRF7002-EKのファームウェアのビルドとプログラミングを含め、開発キット上でアプリケーションを開発するために必要なツールとライブラリを提供します。SDKはMicrosoft Windows、Linux、MacOSをサポートし、Zephyr RTOSを統合し、Zephyrのほとんどのアプリケーションとサンプルと互換性があります。

このSDKにはnRF機械学習アプリケーションも含まれており、Edge Impulse開発プラットフォームと統合して、センサからのデータ収集、MLモデルのトレーニング、ターゲットとなるNordicデバイスへのモデルの実装を行います。nRF7002-EK を利用する他の潜在的なアプリケーションには、次のようなものがあります。

• 資産管理
• バッテリ駆動のWi-Fi製品
• スマートホーム、スマートシティ、スマート農業
• 産業用センサ
• ­ウェアラブルおよび医療

Nordicのツールは、nRF70シリーズのWi-FiコンパニオンICを他のワイヤレスソリューションと組み合わせて評価、活用するための簡単な方法を提供し、シームレスなコネクティビティとマルチプロトコル共存、nRFクラウド位置情報サービスによるWi-Fiベースの位置情報、ローカルWi-FiハブのSSIDスニッフィングを実現します。

nRF-7002-EKを互換性のあるNordicの開発キットと併用することで、開発者は互換性の問題、複数のワイヤレス通信による信号干渉、電源管理、セキュリティの脆弱性などの一般的な課題を回避することができます。

まとめ

Nordic SemiconductorのnRF7002-EKは、IoTおよびスマートデバイスアプリケーション向けにWi-Fi6機能を他の通信プロトコルとシームレスに統合するための強力で汎用性の高いツールです。人気の高いArduinoシールドフォームファクタを利用することで、互換性のあるNordic開発キットと簡単にインターフェースし、ホストデバイスでWi-Fi6の制限を解除します。また、nRF Connect SDKに完全に統合されているため、マルチプロトコルアプリケーションの開発がより簡単になります。