ST推出的ST4SIM，這是我們首款通過 GSMA 認證的用于工業和消費物聯網以及汽車的 eSIM. 我們決定發布該設備，以便為工程師提供更靈活的方式來使用蜂窩網絡。eSIM 革命通過解放開發人員，繼續促進蜂窩應用的發展。實際上，eSIM 可以輕松切換到不同的網絡提供商，而不是綁定到一個運營商。新推出的 ST4SIM 系列有多種型號。有些具有基本配置 （ST4SIM-100x），而另一些則通過 GSMA 認證 （ST4SIM-200x），具有加密功能 （ST4SIM-x10），甚至是汽車認證 （ST4SIM-xxxA）。5G 版本甚至在路上。因此，讓我們探索 ST 的最新 eSIM、它的第一個模塊、它的第一個板，看看它們如何解決挑戰，使物聯網工程師更容易訪問蜂窩網絡。

所有 ST4SIM

ST4SIM 和設計挑戰

設備或效率解決方案

ST4SIM 符合 GSMA M2M 和 SIMalliance 規范，支持 4G （LTE）、CAT-M 和 NB-IoT 等。因此，工程師們知道新的 ST4SIM 與全球幾乎所有的網絡和運營商兼容。此外，新的 eSIM 還提供WLCSP 和 MFF2以及其他封裝。晶圓級芯片級封裝的小尺寸和大批量成本效益使其成為工業應用的最愛。另一方面，MFF2 是一個非常標準的封裝，將吸引已經在從事蜂窩應用工作的工程師。

促使 ST 進入 eSIM 領域的原因之一是幫助工程師創建更高效的應用程序。設計團隊有時難以優化蜂窩連接的性能和功耗。此外，由于物聯網產品通常依賴于小型電池，因此優化不佳會產生滾雪球效應，尤其是當某些產品必須在該領域使用單塊電池才能使用十年時。ST4SIM 解決此問題的一種方法是在 eSIM 和調制解調器之間提供 ISO/IEC 7816 協議。因此，當后者進入睡眠狀態（省電模式 （PSM） 或空閑模式下的擴展非連續接收 （i-eDRX） 時，它可以關閉 eSIM 以提高能源效率。同樣，ST4SIM 也有一個 SPI 接口，使微控制器能夠更有效地與其安全元件進行通信。

模塊或集成解決方案

為了讓新的 eSIM 更易于使用，村田推出了 LBAD0ZZ1SE 模塊，其中包括一個 ST4SIM-200M、一個STM32L462和一個 LTE Cat M1/NB-IoT 蜂窩調制解調器。該組件解決了許多設計挑戰，并提供了足夠強大的微控制器來處理大多數物聯網應用。因此，可以創建不需要額外 MCU 的解決方案。該模塊甚至在 STM32L4 的 512 KB 閃存和 160 KB RAM 之上額外增加了 1 MB 閃存，足以處理來自傳感器的數據并將其發送到云端，而 MCU 的功耗僅為 2 μA在 STOP 模式下將確保較長的電池壽命。

該模塊獲得了 GCF/PTCRB 認證，這表明它集成了所有必要的組件，包括天線連接器和電源調節器 （LDO）。因此，團隊只需將天線連接到 μFl 連接器和能夠提供 3.3 V 電壓的電池。因此，配置非常簡單，繞過了與 eSIM 相關的許多固有復雜性。開發人員可以簡單地使用 STM32 的總線接口（SPI、UART 或 I2C）來快速利用該模塊。

ST4SIM 和實施挑戰

B-L462E-CELL1 或硬件解決方案

B-L462E-CELL1是 2018 年推出的 P-L496G-CELL02的替代產品，可作為試驗村田模塊的最快方式和快速創建新產品的參考設計。事實上，工程師在他們的 PCB 上工作時可以研究 ST 的原理圖并使用該電路板開始他們的應用程序。例如，它僅在模塊中使用STM32L4來幫助設計人員根據此類用例中最流行的 MCU 之一調整他們的需求。還有一個插槽供團隊使用其運營商的塑料 SIM 卡。B-L462E-CELL1 將自動檢測和使用它，更加方便。同樣，我們包括一個0.96 英寸的 OLED 顯示屏使應用程序能夠顯示某些信息，例如運營商名稱、信號強度 （RSSI） 或從 Internet 接收的時間和日期。

B-L462E-CELL1 上的低功耗音頻編解碼器可能會讓一些人感到驚訝。ST 決定添加它以及用于耳機的3.5 毫米插孔，因為該模塊確實提供了一些VoIP 功能。但是，開發人員必須聯系村田來解鎖它們。探索套件還包括一個STMod+ 端口，可以更輕松地連接其他擴展板并促進原型設計。我們還包括無數傳感器，以允許團隊開發可以遠程監控環境條件的應用程序。最后，用戶可以通過其USB 端口或三節 AAA 電池為開發板供電。 結果，可以更容易地在現場使用該板。此外，系統無需移動跳線即可自動檢測電源的來源。

B-L462E-CELL1 的組件

Truphone 或蜂窩計劃解決方案

一旦工程師拿到 B-L462E-CELL1，他們可以立即享受他們的蜂窩連接，這要歸功于 ST 授權合作伙伴Truphone。這家移動虛擬網絡運營商在 90 天內免費提供 50 MB 數據和一些短信功能。包含 B-L462E-CELL1 的盒子將包含有關如何使用 Truphone 的門戶網站注冊和激活數據計劃的說明。我們添加了下面的視頻來展示如何在激活過程之前從串行終端獲取 eSIM 的 ICCID。該模塊的 LTE Cat M/NB-IoT 調制解調器還意味著可以使用現有的最佳技術。

讀者可以查看Truphone 的覆蓋頁面，了解他們所在國家/地區可用的蜂窩協議。此外，意法半導體還與其他供應商合作。Truphone 的連接平臺使用戶能夠從 GSMA 定義的移動運營商處下載和啟用配置文件。因此，工程師應該期待全球范圍內的強大支持，并且在許多情況下，他們的操作員會被自動識別。此外，希望驗證遠程 SIM 配置服務的客戶可以聯系 Truphone 或 ST 支持團隊以獲取更多信息。

X-CUBE-CELLULAR 或軟件解決方案

ST 開發生態系統的另一個關鍵方面是X-CUBE-CELLULAR軟件擴展包。它的優勢之一來自于它的抽象層，它使工程師能夠通過主要使用 ST 提供的目標調制解調器驅動程序重新編譯來切換到不同的調制解調器。X-CUBE-CELLULAR 還支持與 ST4SIM 通信的抽象層。開發人員只需要通過調制解調器使用 ISO 接口或通過 SPI 直接通信。與傳統一樣，X-CUBE-CELLULAR 提供應用示例。例如，開發人員可以使用 ST 的軟件發送ping 命令或 TCP 和 UDP 回顯消息，通過檢查延遲來評估 Internet 上端到端通信的質量。此外，關于 X-CUBE-CELLULAR 的 Wiki將引導開發人員了解操作方法、提示和最常見的問題。實際上，該軟件包提供了旨在極大地促進應用程序開發的廣泛功能。

X-CUBE-CELLULAR 的中間件管理蜂窩連接的配置并維護服務的可用性。例如，它根據最終用戶定義的策略選擇正確的 SIM 卡并相應地配置 APN。然后 X-CUBE-CELLULAR 將指示調制解調器連接到蜂窩網絡并監控所有網絡狀態事件。它甚至會通知應用程序蜂窩服務已準備好進行數據連接，以避免網絡狀態輪詢。客戶還可以使用中間件來利用 ST4SIM 安全元件來存儲敏感信息。處理證書和密鑰以通過 Internet（TLS 或 DTLS）進行安全設置和加密通信變得更加簡單。該軟件包還支持使用 Truphone 的 eSIM Remote SIM Provisioning 平臺進行遠程 SIM 切換。X-CUBE-CELLULAR 包僅監控 SIM 切換事件以重新配置系統并將其重新連接到網絡。

一種處理蜂窩應用程序的新方法

太多的團隊經常低估蜂窩解決方案開發背后的復雜性。傳統上，工程師需要了解每個調制解調器供應商的 AT 命令并圍繞它們編寫應用程序。開發人員還必須采用嚴格的防御性編程范例，以確保其系統的穩健性，無論可能出現什么問題。例如，在網絡丟失的情況下，代碼可能需要輪詢網絡狀態以重新建立連接。X-CUBE-CELLULAR 中間件代表應用程序完成所有這些工作，并使開發人員能夠像使用簡單的 IP 協議一樣處理蜂窩連接。

該軟件包甚至支持基于流行的 BSD 套接字的標準接口，使事情變得更加直觀。它還使集成第三方解決方案變得更加容易。因此，ST 正在與合作伙伴計劃的成員合作，這些成員在 X-CUBE-CELLULAR 之上預集成了他們的云中間件，例如 LwM2M。

審核編輯：郭婷