nRF70シリーズ
nRF70シリーズはWi-Fi6ベースのコンパニオン集積回路(IC)で、さまざまなアプリケーションにWi-Fi6接続を統合できるように設計されています。 このシリーズは、Nordicの既存のnRF52シリーズ、nRF53シリーズBluetooth LEおよびnRF91シリーズセルラーIoTデバイスと一緒に動作するように設計されています。 また、nRF70シリーズは、Nordic製以外のホスト・デバイスと組み合わせて使用することもできます。
nRF7002
nRF7002は、NordicのWi-Fi製品ポートフォリオの最初のデバイスであり、nRF70シリーズが提供するすべての機能を備えています。
nRF7001
シングルバンド2.4GHz無線であるnRF7001 ICは、デュアルバンド機能を必要としない顧客向けです。 nRF7002 ICと同じ主な機能をすべて備えていま す。
nRF7000
nRF7000 ICは、SSIDベースの Wi-Fiロケーション専用に設計されています。 Wi-Fiネットワークのアクティブおよびパッシブスキャンを可能にし、ロケーティング目的で近隣のAPのSSIDを取得します。
通信スタック
nRF70シリーズは、Wi-Fiスタックの物理(PHY)層と媒体アクセスコントローラー(MAC)層を実装し、ネットワークスタックの上位層はホストデバイス上で実行されます。 ホストMCUはWi-Fiドライバを実行し、下図に示すようにSPI/QSPIを介してWi-Fiチップとインターフェースします。
Zephyr RTOSをベースとするnRF Connect SDKは、Wi-Fiアプリケーションを開発するための豊富なツールとライブラリを提供します。 例えば、TCPやUDPソケットを使用したり、CoAP、LwM2M、MQTT、HTTPなどのアプリケーションプロトコルを使用することで、オーバーヘッドを追加しながらもメリットを得ることができます。
開発用ハードウェア
開発用として、Nordic社はnRF7002開発キット(DK)、nRF7002評価キット(EK)、nRF7002 拡張ボード(EB)を提供しています。 nRF7002を搭載した開発ハードウェアのみを提供していますが、nRF Connect SDKを使用すれば、異なるボード名とシールド用にアプリケーションを構築することで、他のnRF70シリーズICをエミュレートすることができます。
このドキュメントでは、nRF7002 DKまたはnRF7002 EKとnRF5340 DKを使用した演習をサポートします。
セキュアまたはノンセキュアドメイン
nRF70シリーズはデュアルコアSoCであるnRF5340と一緒に動作するコンパニオンICであるため、セキュアドメインまたはノンセキュアドメイン向けにビルドするオプションがあります(ボード名に接尾辞_nsを追加します)。
ノンセキュア・ビルド・ターゲット向けにビル ドする場合、ビルドはセキュア・プロセッシング環境とノンセキュア・プロセッシング環境の2つの別々の環境を生成します。
ノンセキュア処理環境で動作するアプリケーション・ファームウェアと、セキュア処理処理環境で動作するトラステッドファームウェア(TF-M)です。
電波の共存
電波共存の重要性
Wi-FiはBluetoothなどの他の技術と免許不要の無線帯域を共有しているため、無線共存が重要な要素となります。 これは、nRF70シリーズがBluetooth Low Energyと同時に同じデバイスに実装されることが多いため、特に重要です。 同じ無線帯域を使用するこれら2つの技術は、両方の無線で信号品質の劣化や相互干渉を引き起こす可能性があります。 そのため、正しい共存メカニズムにより、同じ無線帯域を共有するさまざまな無線技術間の干渉を最小限に抑える必要があります。
nRF70シリーズは、無線共存のためのIEEE勧告に従い、独自のアルゴリズムでその上に構築され、Wi-FiとBluetooth Low Energy間の送信要求に優先順位を付け、公平なリソース割当を保証する集中型ロジックを作成します。
nRF70シリーズの共存インターフェース
nRF70の共存機能は、IEEE定義のPTA(Packet Traffic Arbitration)モジュールに基づいており、無線利用の優先順位付けとリソース割当を用意にするコンフィギュレーション可能な共存ハードウェアロジック機能に接続されています。
無線機の共存は、RF規制認証においても重要な要素となります。共存インターフェースを利用することで、ある周波数帯域で2つの無線送信機が同時に動作していないことを確認し、認証時に必要な測定の組み合わせを簡素化することができます。
インターフェースには3つの異なるハードウェア構成があります。 PTAモジュールのロジックはWi-Fiロジックの横に配置され、セカンダリーテクノロジー(Bluetooth Low Energyなど)が送信を要求する必要があります。 優先信号なしの3線式構成では、セカンダリーテクノロジーが送信を要求し、PTAモジュールが許可を得て応答します。 このモードは、ハードウェアとファームウェアの両方でnRF70シリーズでサポートされています。 しかし、この同じ3線式構成では、Tx/Rxラインに多重化されたプライオリティ信号を含めることもできるため、セカンダリーテクノロジーがプライオリティを要求できるようになります。 最後に、プライオリティラインをTX/RXらいんから分離した4線式構成も使用できます。 後者の2つのコンフィギュレーションは、現時点ではハードウェアを通じてのみサポートされており、最新のnRF Connect SDKリリースによると、ファームウェアではまだサポートされていません。
アンテナ設定
アンテナ構成もまた、共存インターフェースの動作において重要な役割を果たします。 共有アンテナモードと分離アンテナモードの2つのアンテナモードが利用可能です。
共有アンテナモードでは、PTAが優先順位を決定し、Wi-Fiとセカンダリーテクノロジーの切り替えを制御します。常に1つの無線技術のみがアンテナに接続されます。
分離アンテナモードでは、各テクノロジーがそれぞれのアンテナに常時接続されます。
nRF Connect SDKにはWi-Fi Bluetooth LE coexistenceサンプルがあり、共存アプリケーションの設定に関する詳細情報を得ることができます。