L'IoT opera a un livello inferiore, interagendo direttamente con i componenti hardware. In questo modo, comanda al dispositivo il funzionamento, la connessione e le prestazioni.
Il firmware IoT è solitamente composto dai seguenti componenti:
Il software dell'unità microcontrollore (MCU) è la parte centrale del firmware IoT. Il suo scopo è quello di eseguire i requisiti di base per la funzionalità del dispositivo. Include un sistema operativo in tempo reale (RTOS) e driver di dispositivi IoT per interagire con i componenti hardware.
Lo stack di rete gestisce i protocolli di comunicazione come TCP/IP, MQTT, CoAP o HTTP, consentendo al dispositivo di connettersi a Internet o alle reti locali.
I moduli di sicurezza proteggono i dati e le comunicazioni. Comprendono librerie di crittografia, bootloader sicuri e aspetti di autenticazione.
I meccanismi di aggiornamento sono le funzionalità over-the-air all'interno del firmware IoT che consentono di implementare aggiornamenti remoti o OTA e patch senza intervento fisico.
La logica applicativa comprende funzionalità IoT come l'elaborazione dei dati dei sensori, gli algoritmi di controllo e la gestione dell'interfaccia utente.
Gli strumenti diagnostici aiutano a monitorare la salute del dispositivo, a risolvere i problemi e a registrare gli eventi per garantire il corretto funzionamento e la manutenzione.
Il funzionamento del firmware IoT si basa sulle seguenti fasi fondamentali:
Quando un dispositivo IoT viene acceso, il firmware inizializza innanzitutto i componenti hardware, imposta i servizi necessari e verifica la presenza di eventuali errori iniziali.
Successivamente, il firmware carica le impostazioni di configurazione, come le credenziali di rete o i parametri operativi.
Il firmware raccoglie costantemente i dati dai sensori IoT, li elabora tramite filtraggio, aggregazione e conversione in un formato più adatto al trasferimento e all'analisi.
Successivamente, i dati vengono trasferiti ad altri dispositivi e ai server centrali tramite i protocolli di comunicazione integrati. Il firmware gestisce la pacchettizzazione dei dati, il controllo degli errori e la ritrasmissione per garantire l'integrità dei dati.
Il firmware IoT può attivare azioni come l'accensione/spegnimento di una luce o l'invio di avvisi.
Il firmware monitora anche le prestazioni del dispositivo. Può registrare gli eventi, rilevare le anomalie ed eseguire la diagnostica per identificare i potenziali problemi prima che portino a un guasto.
Mender è una piattaforma popolare per la gestione e l'aggiornamento del firmware IoT. Consente la distribuzione sicura di nuove versioni del firmware ai dispositivi connessi via etere (OTA). Questo elimina la necessità di assistenza fisica e garantisce che i dispositivi IoT funzionino sulla base del software più recente e sicuro. Alcuni di questi aggiornamenti includono la correzione di bug, l'implementazione di nuove funzionalità, l'introduzione di un migliore controllo degli accessi e di meccanismi di crittografia. Oltre a Mender, ci sono altri fornitori leader:
Amazon Web Services (AWS)Amazon Web Services (AWS) IoT Core
Microsoft Azure Update Rings
Piattaforma di gestione dei dispositivi Sierra Wireless
Software NXP MCUXpresso
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