Comment choisir un module de communication pour votre objet connecté

Les rencontres entre ingénieurs finissent en général par des débats sur les problèmes de logiciels, de travail et de conception, où que nous allions.

Nombreux de mes amis sont des ingénieurs et nous parlons constamment travail. Si vous avez envie d'entendre parler de choses bizarres dans le domaine de l'IoT, alors il vous suffit de leur demander sur quel projet ils travaillent. Je ne demande plus quels langages de programmation ils utilisent, depuis que tout le monde apprend Python. Ce n'est pas une blague, « tout le monde ». On parle de ce qui est amusant au travail, en général la conception, mais parfois c'est la soudure. On parle aussi de ce qui est vraiment pénible, et c'est habituellement la sélection des composants, mais parfois, c'est la soudure.

Un point sur lequel nous sommes toujours tous d'accord, c'est combien nous détestons nous asseoir et éplucher un document de 84 pages pour y sélectionner des composants. Hélas, la plupart des modules IoT et des microcontrôleurs disposent de longues fiches techniques qu'il faut parcourir avant de pouvoir les intégrer dans la conception de votre nouveau produit IoT.

Pour moi, la relecture et la comparaison des composants possibles se transformaient souvent en une vérification croisée de nombreux détails, de nombres et de post-it. De toute évidence, cette approche complexe n'est pas vraiment utilisable dans le cas de conceptions de circuits imprimés complexes ou de composants critiques. Il est préférable dès le début du processus de conception de préciser les exigences que les composants devront satisfaire afin de convenir aux spécifications de votre produit. Cela vous épargnera beaucoup d'angoisse et permettra d'éviter que de nombreux circuits ne partent en fumée durant la conception et les tests. Nous parlerons des microcontrôleurs une autre fois, et allons commencer par identifier les exigences qui vous permettront de sélectionner votre module IoT.

Déterminez vos besoins

J'ai reçu mon premier projet de conception d'objet connecté, il était très immature, mais nous devions produire des prototypes aussi rapidement que possible. La version que nous avons terminée était tout juste satisfaisante, et nous nous sommes rapidement rendus compte que notre marge d'amélioration était plutôt grande. Durant la version suivante, je me suis davantage penché sur l'évaluation des spécifications matérielles standard.

• Transmission et réseau : Quel type de station de base allez-vous utiliser ? Jusqu'où les appareils devront-ils transmettre ? Si les modules ne peuvent pas gérer la communication dont vous avez besoin, vous devrez changer le réseau, ou votre « objet connecté » sera juste un « objet » !

• Empreinte : Quel est l'espace disponible ? Il nous fallait adapter la nouvelle carte de circuit imprimé dans un boîtier existant. Par conséquent, la taille réelle du module me préoccupait, ainsi que l'espace nécessaire pour le circuit de réglage RF.
  Pour la plupart des modules, le réglage se trouve dans le boîtier interne. Ce que je préfère vraiment, car cela vous permet non seulement de gagner de l'espace, mais aussi de ne pas avoir à ajouter un circuit de réglage à la conception de votre carte. Notez que le fabricant devrait vous fournir la topologie du circuit de réglage.

• Exigences d'alimentation : Votre système dispose-t-il d'une alimentation secteur ou utilise-t-il des piles ? Nous avions besoin de batteries d'une durée de vie d'au moins un an, donc je voulais que la puissance active ainsi que le courant de repos de notre module soient faibles.

• Tolérances environnementales : Est-ce que votre produit va être exposé au chaud ou au froid ? Ou à la pluie ? Est-ce que de la poussière sera soufflée dans chaque interstice ? Assurez-vous que votre module IoT a des tolérances adéquates pour l'environnement où il sera déployé. Soumettez-le aux mêmes critères de sélection rigoureux que ceux que vous utilisez pour n'importe quel autre composant.

• Compatibilité : Vérifiez que votre module IoT peut gérer les entrées et les sorties du reste de votre matériel. Les protocoles de communication et la vitesse sont-ils les mêmes que ceux du microcontrôleur ? Doit-il gérer des entrées directes de capteurs ? Peut-il utiliser la même alimentation que le microcontrôleur ?

Votre module IoT détermine la fonctionnalité de votre produit. C'est pourquoi il est important de concevoir et de vérifier rigoureusement toutes les exigences nécessaires du module IoT.  

Je sais que ces vérifications semblent évidentes. Pourtant, j'ai pourtant vu des gens tellement pris dans la frénésie de l'IoT se lancer dans la conception sans même examiner leurs besoins. Cela leur coûte généralement des milliers de dollars lorsqu'ils parviennent finalement à résoudre leurs problèmes de compatibilité ou de tolérance. Croyez-moi, je n'ai fait qu'entendre ça lorsque mes amis tentaient de réparer leurs erreurs. Soyez attentif et planifiez à l'avance.

En savoir plus sur le fabricant

Avant de choisir définitivement un module, vous devriez en apprendre un peu plus au sujet du fabricant si vous n'avez jamais travaillé avec lui. Beaucoup de nouveaux modules apparaissent sur le marché IoT. Si vous choisissez un module très récent, assurez-vous que votre fabricant a la capacité de le produire et de répondre à la quantité de pièces que vous envisagez d'acheter.

Assurez-vous que vous travaillez avec un fournisseur de modules qui peut produire les quantités dont vous aurez besoin.

Vous devriez également vérifier les points suivants au sujet de votre fabricant :

• Capacité de production : Les nouvelles entreprises peuvent proposer des modules vraiment cool, mais assurez-vous qu'elles disposent des ressources suffisantes pour produire la quantité nécessaire dans le temps imparti. Vous pouvez passer des semaines à attendre si leur délai de production n'est pas intégré dans votre plan de fabrication.

• Certification FCC : Cherchez à savoir si votre fabricant possède une certification modulaire pour la RF de son module et si d'autres clients ont fabriqué des produits homologués utilisant les mêmes modules. Il est également utile de demander le laboratoire de test qu'il a utilisé. Il peut être intéressant que le même laboratoire homologue vos produits (ce qui permet parfois de bénéficier d'une remise).

Enfin, vous aurez peut être besoin que le fabricant envoie de la documentation propriétaire au laboratoire de test. Assurez-vous que votre fabricant est prêt à vous aider à le faire, car dans le cas contraire, cela pourrait retarder votre certification pendant des semaines.

• Assistance pour réaliser la conception : Comme je l'ai mentionné précédemment, dans le cas de certains modules, vous devrez ajouter un circuit de réglage sur votre carte. Cherchez à savoir si vous devrez planifier ce circuit et quelle assistance vous recevrez pour l'intégrer dans votre conception. Si le fabricant vous envoie des fichiers de conception, cherchez à connaitre leur format et leur compatibilité avec vos outils de conception.

• Mise à jour du micrologiciel et support dans le temps : Certains appareils recevront des mises à jour du microprogramme durant leur cycle de vie, tant pour la sécurité que pour les fonctionnalités. Découvrez comment cela se passera. Vous ne voulez pas vous retrouver dans la situation où vous devez rappeler vos systèmes et les mettre à jour manuellement. Si vous disposez d'un appareil qui ne fait que transmettre et sur lequel il est impossible d'envoyer des mises à jour, vous aurez besoin de savoir comment gérer ces modifications. Nous avons perdu une semaine de données pour un client lors de la mise à jour par le réseau, et notre microprogramme ne l'a pas été. Des moments qui ne sont pas très agréables...

De nombreux facteurs sont à prendre en compte lorsque vous choisissez votre module IoT. Au lieu d'utiliser péniblement l'approche des post-it et des feuilles de calcul, il existe des outils excellents pour vous aider. Je vais vous donner quelques conseils que j'ai reçus de mes amis, et je vous recommande vivement d'y jeter un œil. L'un de ces outils est Altium Vault, qui aide à gérer les fabricants, les distributeurs et même les composants, en utilisant vos propres règles de conception. Vous pouvez ainsi non seulement assurer la cohérence des exigences dans votre conception, mais aussi garder un bon contrôle de la conception durant tout le projet. Pour en savoir plus sur la conception professionnelle de circuits imprimés, Altium est prêt à vous aider !