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IoT Design

Le best practices per la progettazione di IoT (Internet of things) e IoT (Industrial Internet of things)

L'IoT Design

L’IoT Design è un settore specifico della progettazione che include il tipo più accattivante e pervasivo e di dispositivo elettronico sul mercato in questo momento: l'Internet of Things, o Internet delle Cose.

L’Internet of Things, oggi, è ovunque. Negli ultimi dieci anni, siamo stati fortemente concentrati nel trasformare il nostro mondo in un mondo più intelligente e connesso. Questo sarà ancora più vero nel prossimo decennio. Le città e le case intelligenti, la telemedicina, l'IoT industriale e i prodotti smart sono nel nostro presente e nel nostro futuro. Questo, è un importante driver nel settore dell'elettronica, che permette di aprire nuovi mercati ed opportunità.

Ma sopravvivere alla rivoluzione dello sviluppo di prodotti elettronici non è affatto semplice. Anche se per i consumatori, i dispositivi IoT sembrano semplici e lineari, la realtà è che sono molto lontani da tutto ciò. Un insieme distinto di componenti, interfacce fisiche, PCB e circuiti rigid-flex aggiungono sfide di progettazione che prima erano ignote.

Quindi, se si vuole entrare nel comparto di mercato dell’IoT, e si desidera progettare un dispositivo IoT, è necessario iniziare progettando un (PCB) eccezionale. Il modo più efficace per farlo è utilizzare gli strumenti inclusi nell’offerta  Siemens , come PADS Professional, Xpedition, e tutti gli strumenti di simulazione con essi integrati.

IoT- Design

7 aree di progettazione da considerare nell’IoT Design

#1 Il settore IoT dell’IoT Design

The IoT Design DomainCon il costo dei componenti per i dispositivi IoT relativamente elevato, la selezione dei componenti è la chiave per assicurarsi di soddisfare sia le esigenze funzionali che quelle di costo.

#2 La forma e l’adattamento dei dispositivi IoT

the form and fit of iot devicesSe un fitness tracker non è leggero, confortevole e alla moda, o se uno smartwatch è troppo ingombrante, o se una serratura  IoT non si adatta esteticamente, è improbabile che il prodotto possa decollare.

Dimensioni, peso e aspetto sono tutti aspetti critici nella progettazione del dispositivo IoT!

#3 I componenti IoT dell’IoT Design

IoT Design ComponentsI dispositivi di interfaccia umana, per durare maggiormente nel tempo senza alcuna ricarica, devono essere a bassa potenza e altamente efficienti.

#4 Catturare l’intento IoT dell’IoT Design nello schematico:

Capturing the IoT Design Intent in the Schematic

Quando in uno schematico si definiscono le connessioni  tra i componenti, bisogna assicurarsi di:   

  • utilizzare la gestione dei componenti per reperire i componenti stessi e gestirne i costi;
  • utilizzare la simulazione pre e post-layout sui circuiti analogici/ e a segnale misto. 

È fondamentale per: soddisfare l'integrità del progetto, i requisiti di caratteristiche fisiche e i requisiti di costo!

#5 Garantire prestazioni di progettazione: convalida, alimentazione e memoria nella progettazione IoT

Ensure Design Performance: Validation, Power, & Memory in IoT Design

I progetti IoT contengono circuiti a segnale analogico misto (AMS), che richiedono AMS basati su modelli, simulazione e analisi durante la fase di progettazione per garantirne alte prestazioni e affidabilità.

I progetti IoT funzionano tipicamente in diverse modalità, come standby, trasmissione/ricezione, rilevamento attivo, ricarica, ecc. La verifica funzionale DEVE essere eseguita su ciascuna di queste modalità! 

La simulazione è necessaria anche per avere una visione completa dell'interfaccia di memoria, che sia DRAM o flash! Essendo la chiave di ogni prodotto IoT, è fondamentale voler investire anche in connessioni di memoria! 

Per ridurre il tempo di progettazione e debug del progetto realizzato, basato su DDR, è necessario affidarsi ad un sistema di gestione dei vincoli ben definito con la migliore tecnologia di routing DDR che si possa trovare.

Con la pianificazione, la simulazione e la convalida iniziali, si è in grado di sbrogliare, in modo rapido e preciso, tracce ad alta velocità e banda larga.

#6 PCB Layout

PCB Layout in IoT Design

Informazioni utili:

  1. I progetti sono guidati da fattori di forma predefiniti e commerciabili, quindi è fondamentale vedere in 3D ogni scheda nel suo involucro prima del routing.
  2. La ricerca trasversale bidirezionale tra schema e layout accelera il posizionamento dei componenti.
  3. Un sistema di gestione dei vincoli consente di impostare e far rispettare i vincoli elettrici.
  4. Posizionare i componenti in 2D e 3D aiuta ad evitare violazioni.
  5. Utilizzare funzionalità specifiche per flex e rigid-flex  al fine di garantire che le parti della progetto non interferiscano con il ripiegamento, incluso il posizionamento delle parti su strati flessibili, il riempimento  delle  forme nel routing dei piani  flessibili e l’esportazione del design come modello solido 3D verso il CAD meccanico per una migliore collaborazione.
#7 Produzione e assemblaggio del PCB

Manufacturing & Assembly for PCB Design of IoT devices

La chiave finale per il successo: 

  • considerare le esigenze di produzione e assemblaggio del dispositivo IoT durante il flusso di progettazione.

DFT (Design fot Test): assicurarsi la testabilità dal punto di vista della scheda nuda, per individuare corto circuiti ed altri difetti di fabbricazione. 

Identificare problemi come gli slivers e il rame esposto dal solder mask non desiderato, in modo che possano essere corretti prima della fabbricazione.

White Paper

Come ottenere il successo con IoT

Questa utile guida affronta gli aspetti di implementazione dell’IoT che mettono maggiormente in difficoltà le aziende, come la creazione di un forte business case, la gestione dei requisiti di sicurezza, e l’individuazione dei principali requisiti per un sistema di successo.

Cos’è l’Internet of Things (IoT)

L'Internet of Things (IoT) è il termine utilizzato per i dispositivi (le “cose”) che possono essere collegati a Internet e trasmettere dati in un archivio.

Ciò consente alle applicazioni di essere utilizzate per analizzare questi dati e fornire scoperte, approfondimenti, intelligenza e supporto decisionale ai dispositivi, in modo che possano funzionare meglio, oppure agli utenti dei dispositivi stessi per ottimizzare le loro attività. 

L'IoT è diventato un termine popolare ed è già stato implementato nello spazio consumer e retail. Esempi di settori che beneficiano dell'IoT  sono il mondo degli smartphone, la musica, gli e-book, la moda, ecc. La lista è lunga!. Questa evoluzione ha cambiato il modo in cui leggiamo, ascoltiamo, comunichiamo, conduciamo i rapporti finanziari, socializziamo e molti altri aspetti.

An example of multi-board IoT device designed with PADS Professional.
An example of multi-board IoT device designed with PADS Professional.

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Ivano Tognetti

Ivano
Tognetti

Product Manager

Ivano, all'avanguardia nell'elettronica sin dagli anni '80, è Product Manager per l'area EDA (Electronic Design Automation). La gestione di progetti in vari paesi europei gli dà una visione molto ampia del mercato e dei suoi problemi.




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