B-L4S5I-IOT01A 디스커버리 키트 IoT 노드를 사용하여 IoT 장치 시제품을 빠르게 제작하는 방법

사물 인터넷(IoT)에 연결되는 장치가 점차 증가함에 따라, 작업을 처음부터 시작하는 개발자는 특히 일정이 촉박하고 비용이 제한된 경우에는 생각만큼 쉽지 않은 작업이라는 것을 깨닫게 됩니다. 신뢰할 수 있고 안전하며 지원이 잘되는 개발 환경을 선택하는 것부터 호환되는 소프트웨어 및 하드웨어를 선택하는 것에 이르기까지, IoT 장치를 설계하고 구축하는 데는 여전히 광범위한 기술이 필요합니다.

개발자가 솔루션, 클라우드 연결 라이브러리, RTOS, 쉽게 통합된 센서를 하나의 확장 가능한 패키지로 제공하는 호환 가능한 하드웨어 및 소프트웨어 개발 플랫폼에 즉시 액세스하고자 하는 요구가 점점 늘어나고 있습니다.

이 문서에서는 IoT 설계자가 STMicroelectronics B-L4S5I-IOT01A 디스커버리 키트 IoT 노드를 사용하여 신속하게 시제품을 제작하는 방법을 설명합니다. 온보드 마이크로 컨트롤러의 기능, 수많은 센서 및 구성 옵션, Amazon Web Services(AWS)에 연결하고 시제품 제작 및 최종 제품 구축을 빠르게 시작하는 방법을 살펴봅니다.

B-L4S5I-IOT01A 디스커버리 키트 IoT 노드 소개

B-L4S5I-IOT01A 디스커버리 기판은 거의 모든 내장형 IoT 장치의 시제품 제작에 사용할 수 있는 원스톱 개발 기판입니다(그림 1). 이 기판은 내장형 개발자가 어떤 응용 제품을 구축할 수 있을지 상상할 수 있도록 충분한 처리 능력, 센서 및 확장성을 갖추고 있습니다. B-L4S5I-IOT01A 기판은 120MHz에서 실행되는 STM32L4S5VIT6 저전력 Arm® Cortex®-M4 프로세서를 기반으로 하며 2MB의 프로그램 플래시와 640KB의 SRAM으로 지원됩니다. STM32L4S5VIT6에는 다음과 같은 IoT 응용 제품에 매우 적합한 기능도 갖추었습니다.

• 부동 소수점 처리 장치(FPU)
• 14채널 동적 메모리 액세스(DMA) 컨트롤러
• AES 및 HASH 암호화 하드웨어 가속기
• 고급 그래픽 기능
• A 233 ULPMark CP 에너지 벤치마크 점수

그림 1: B-L4S5I-IOT01A는 최대 120MHz에서 실행되는 Arm Cortex-M4 프로세서와 2MB 플래시 메모리, 640KB RAM, 무선 연결 및 다중 센서를 기반으로 합니다. (이미지 출처: STMicroelectronics)

처리 능력과 에너지 효율성만으로는 우수하고 신속한 시제품 플랫폼을 보장할 수 없습니다. 또한 디스커버리 기판은 Inventek Systems의 802.11b/g/n 호환 Wi-Fi 모듈(ISM43362-M3G-L44) 및 STMicroelectronics의 Bluetooth 4.1 모듈 형태의 무선 연결과 다양한 센서도 함께 제공됩니다. 여기에는 MP34DT01 디지털 전방향성 마이크 2개, 상대 습도 및 온도용 HTS221 정전 용량 디지털 센서 1개, LIS3MDL 고성능 3축 자력계 1개가 포함됩니다.

위 목록은 포괄적인 내용이 아니며. 더 자세한 설명은 여기에서 확인할 수 있습니다. 다음으로 개발을 가속화하는 데 사용할 수 있는 소프트웨어 도구와 스택을 검토하는 것이 중요합니다.

STM32 에코시스템

개발 기판을 둘러싼 에코시스템은 팀이 신속하게 시제품을 제작할 수 있는지 여부를 결정합니다. 예를 들어, B-L4S5I-IOT01A로 IoT 장치의 시제품을 제작하려면 개발자는 컴파일러, 통합 개발 환경(IDE), 드라이버 라이브러리, 구성 도구 및 펌웨어 업데이트용 소프트웨어에 액세스할 수 있어야 합니다. B-L4S5I-IOT01A 디스커버리 기판은 이러한 모든 요구 사항을 지원합니다.

많은 개발자들이 개발 환경에 Eclipse와 GNU C 컴파일러를 사용합니다. STMicroelectronics는 개발자가 소프트웨어 프로젝트를 작성하고 구축할 수 있도록 무료 도구인 STM32CubeIDE(그림 2)를 제공합니다. STM32CubeIDE를 사용하면 소프트웨어 개발 환경, 마이크로 컨트롤러 구성 도구 및 디버깅 환경에 다양한 관점으로 액세스할 수 있습니다.

그림 2: STM32CubeIDE는 개발자에게 IoT 장치의 내장형 소프트웨어를 생성, 구성 및 관리할 수 있는 IDE를 제공합니다. (이미지 출처: Beningo Embedded Group)

STM32CubeIDE는 소프트웨어 프로젝트를 생성, 구축 및 관리하는 방법을 제공할 뿐만 아니라 STM32CubeMx에 대한 인터페이스도 갖추고 있습니다. STM32CubeMx는 개발자가 클록 트리, 주변 장치, 센서 및 미들웨어를 구성할 수 있도록 하는 마이크로 컨트롤러 구성 도구입니다. 개발자가 설정을 구성하면 툴체인이 드라이버 및 구성 파일을 생성하므로 개발 시간이 크게 단축되고 개발자가 표준 인프라 코드가 아닌 응용 제품 코드에 집중할 수 있습니다.

코드베이스를 구성하고 배포하는 것 외에도 STM32 에코시스템은 최첨단에서 작업하는 개발자를 위한 몇 가지 유용한 도구도 함께 제공합니다. 예를 들어, 응용 제품에서 기계 학습을 활용하려는 개발자는 STM32Cube.AI 확장 X-CUBE-AI를 활용할 수 있습니다. 이 확장은 STM32에서 레퍼런스를 변환, 검증 및 실행하기 위한 간소화된 프레임워크를 팀에 제공합니다. 예를 들어, 개발자가 TensorFlow Lite를 사용하여 모델을 훈련한 다음 몇 분만에 해당 모델을 마이크로 컨트롤러에서 실행되는 C 코드로 변환할 수 있습니다. 또한 즉시 실행할 수 있는 소프트웨어가 포함된 확장 팩이 있으며, 그 예는 다음과 같습니다.

• 얼굴 인식 응용 제품을 위한 FP-AI-FACEREC
• 상태 모니터링 응용 제품을 위한 FP-AI-NANOEDG1
• 이미지 분류 응용 제품을 위한 FP-AI-VISION1
• 오디오 및 장면 분류 응용 제품을 위한 FP-AI-SENSING1

모든 IoT 장치는 신속한 시제품 제작 단계에서도 보안을 고려해야 합니다. 오늘날의 웹은 끊임없는 공격, 보안 침해, 비즈니스 및 고객 데이터를 악용하는 사례들로 가득합니다. 따라서 모든 빠른 시제품 제작 플랫폼에는 생산 시스템으로 효율적으로 확장할 수 있는 기능이 있어야 합니다. 디스커버리 기판은 STMicroelectronics의 Secure Boot Secure Firmware Update(SBSFU) 소프트웨어 스택을 활용하여 개발자에게 이 기능을 제공할 수 있습니다. SBSFU는 X-CUBE-SBSFU 기능 팩으로 제공되며, 다음 기능이 포함됩니다.

• 신뢰점(RoT) 서비스
• 보안 키 관리 서비스
• 암호화 체계
• 안전한 펌웨어 업데이트 서비스

B-L4S5I-IOT01A 디스커버리 기판을 둘러싼 에코시스템은 개발자의 빠른 시작을 지원하기 위해 다양한 사용 가능한 기능 팩과 도구를 제공합니다. 많은 IoT 개발자는 AWS를 사용할 때 클라우드에 연결하는 데 필요한 모든 것을 제공하는 X-CUBE-AWS 패키지에 관심이 많습니다. 개발자가 이 작업을 수행하는 방법을 살펴보겠습니다.

클라우드에 연결

클라우드를 시작하려면 개발자가 X-CUBE-AWS를 다운로드해야 합니다. 소프트웨어 패키지는 다음과 같이 B-L4S5I-IOT01A에서 실행되도록 설계된 여러 프로젝트가 포함된 zip 파일로 제공됩니다.

• Bootloader_KMS
• Bootloader_STSAFE
• 클라우드

이러한 프로젝트는 다음 위치에 있습니다.

Projects/B-L4S5I-IOT01A/Applications/

AWS 클라우드 프로젝트는 다음 위치에서 찾을 수 있습니다.

Cloud/aws_demos

클라우드 프로젝트는 STM32Cube IDE, Keil 및 IAR에서 사용할 수 있습니다. 물론 개발자는 이를 다른 IDE로 옮길 수 있지만 이 세 가지가 업계에서 일반적으로 사용됩니다.

개발자는 프로젝트를 시작하고 실행하는 방법을 스스로 알아낼 필요가 없습니다. 신속하게 시작하는 데 도움이 되는 몇 가지 중요한 문서가 있습니다. 먼저, 메인 프로젝트 디렉토리 내에 Release_Notes.html 파일이 있습니다. 이 파일에는 프로젝트에 대한 일반적인 정보와 함께 제한 사항 및 유용한 참고 자료가 포함됩니다.

다음으로 프로젝트를 사용하여 AWS에 연결하는 방법을 설명하는 시작 안내서가 있습니다. 이 문서에서는 스택 및 소프트웨어 정보와 함께 AWS에 연결하는 방법을 설명합니다(그림 3). 또한 이 문서는 소프트웨어 스택에 대해 자세히 설명하므로, 개발자가 구성 방법과 장치를 클라우드에 연결하는 데 필요한 변경 사항을 이해하는 데 도움이 됩니다.

그림 3: X-CUBE-AWS는 AWS에 연결하고 AWS에 연결할 수 있는 IoT Thing을 개발하는 데 필요한 펌웨어 및 응용 예제를 제공합니다. (이미지 출처: STMicroelectronics)

클라우드에 연결하는 가장 쉬운 방법은 '시작 안내서' 문서를 보고 튜토리얼을 따르는 것입니다. 튜토리얼 이외에도 다음을 포함하여 개발자가 소프트웨어 패키지를 빠르게 사용하는 데 사용할 수 있는 몇 가지 참조 자료가 더 있습니다.

• FreeRTOS 다음 단계
• OTA 업데이트 사용 안내서
• IoT Core 계정 및 자격 정보 설정

개발자는 이들 문서를 활용하여 IoT 장치 응용 제품의 기반으로 사용할 수 있는 클라우드 응용 프로그램을 빠르게 시작하고 실행할 수 있습니다.

B-L4S5I-IOT01A 디스커버리 기판 사용을 위한 유용한 정보

B-L4S5I-IOT01A 디스커버리 기판에는 개발자가 내장형 제품의 시제품을 빠르게 제작하는 데 활용할 수 있는 많은 기능이 있습니다. 다음은 개발자가 개발을 단순화하고 가속화하도록 염두에 두어야 하는 몇 가지 '유용한 정보'입니다. 예를 들면 다음과 같습니다.

• X-CUBE-AWS를 최대한 활용하면 AWS에 쉽게 연결할 수 있습니다. 소프트웨어 패키지는 이미 개발 기판에 이식된 FreeRTOS와 함께 제공되며, 개발자는 장치만을 프로비저닝하여 클라우드에 연결할 수 있습니다.
• 시작 안내서를 주의 깊게 읽습니다. 여기에는 펌웨어 업데이트를 수행하고 AWS에 연결하는 데 필요한 단계가 포함되어 있습니다.
• 무선(OTA) 업데이트 기능의 예를 살펴 봅니다. 현장에서 IoT 장치를 패치하고 업데이트하는 것은 매우 중요합니다. 개발자는 보안 펌웨어 업데이트의 기능과 제한 사항을 알고 있어야 합니다.
• 개발자가 STMicroelectronic의 기능 팩을 활용하면 기능 및 장치 기능을 빠르게 시작할 수 있으므로, 처음부터 시작하지 않아도 됩니다. 이러한 기능 팩은 개발을 크게 가속화할 수 있습니다.
• STSAFE 설명서를 읽고 보안 요소가 장치 보안을 향상시킬 수 있는 방법에 대해 주의 깊게 읽어 보세요. 가장 초반부터 장치에 보안이 구축되어야 하므로 신속한 시제품 제작 단계에서 보안을 수행하는 것이 필수입니다.

이러한 '유용한 정보'를 따르는 개발자는 응용 제품의 시제품을 제작할 때 많은 시간과 고민을 줄일 수 있습니다.

결론

IoT 연결 장치를 처음부터 개발하는 데는 일정을 지연시키고 비용 초과를 초래할 수 있는 많은 장애물과 위험이 있습니다. 이러한 문제를 피하기 위해 개발자가 B-L4S5I-IOT01A 디스커버리 기판을 활용하여 연결된 응용 제품의 시제품을 빠르게 제작할 수 있습니다. STMicroelectronics의 소프트웨어 스택, 확장 팩 및 에코시스템은 개발자에게 소프트웨어를 쉽게 통합하고 구현을 가속화할 수 있는 원스톱 쇼핑을 제공합니다. B-L4S5I-IOT01A는 또한 클라우드 연결, OTA를 통한 보안 펌웨어 부팅, 기본적인 머신러닝 애플리케이션 실행과 같은 최신 장치 요구 사항을 완벽하게 충족합니다.