🎯 Obiettivi hardware Visla

Un solo CORE riutilizzabile + periferia per use case. Il cuore (MCU nRF52840/54L15 + GPS MAX-M10S + IMU + firmware + design RF) è l'80% del lavoro: lo validi UNA volta e lo riusi. Per variante cambi solo: alimentazione (12V buck per veicolo · LiPo+charger per animali/persone), batteria, connettori, case, antenna, e l'eventuale pulsante SOS. Decisione modem: UN solo modem = SIM7080 (Cat-M) per TUTTI, non due. Perché: i Tag a batteria NECESSITANO la PSM µA (solo Cat-M la dà — il Cat-1 resta ~38mA = batteria morta), e il veicolo NON ha bisogno della banda del Cat-1 (manda pacchetti GPS minuscoli, latenza di pochi secondi irrilevante; su 12V lo tieni connesso = tracking continuo). → 1 modem (SIM7080) + 1 MCU + 1 GPS = N prodotti, cambiando solo power/case/batteria. Animali e persone = quasi la stessa PCB. Rivalutare il Cat-1 SOLO se il veicolo diventa premium con voce-SOS o video. ⚠️ L'unica cosa da ri-verificare per ogni variante: il layout RF (dipende dal ground plane/outline della board). In KiCad: blocchi schematici come fogli gerarchici riusabili (MCU/Modem/GPS) + foglio Power custom per variante.

In valutazione. Sintesi dal banco: SIM7080G (NB-IoT + Cat-M, PSM ~3 µA) è il migliore per il Tag a batteria low-power — a Orvieto aggancia NB-IoT B20 con PSM. SIM7070G (Cat-M + NB-IoT + 2G, ESP32 classico) è un buon tuttofare da banco. Per il veicolo always-on conviene un Cat-1 (A7670/SIM7670, più banda ma niente PSM profondo). Direzione: Tag → 7080G, veicolo → Cat-1. Da confermare coi test consumi.

Da verificare zona per zona. Bench: il 7080G dava “No service” su LTE-M a Orvieto (solo NB-IoT B20 disponibile), ma il 7070G ha agganciato LTE-M su WindTre nella stessa zona. Quindi LTE-M c’è ma con copertura variabile per operatore/cella → servono test sul campo per ogni area d’uso.

Oggi usiamo TCP grezzo (protocollo H02/visla1 sul decoder Visla, porta 5050) → funziona, ACK confermati. MQTT in plain (1883) è bloccato da 1NCE, servirebbe TLS 8883 (overhead). Su NB-IoT il TCP è inaffidabile (“socket fantasma”) → meglio UDP. Decisione produzione: TCP/H02 (semplice, già integrato) vs MQTT/TLS (standard IoT). Da decidere.

Il Cat-1 (A7670) deve DEREGISTRARSI/spegnersi per dormire → ogni risveglio paga ~30s di re-attach (+ dati + picco corrente) ed è irraggiungibile mentre è giù. Il Cat-M (7080) resta REGISTRATO e dorme lo stesso a 3.2 µA (PSM). Quindi: PSM = "consumare pochissimo SENZA perdere la registrazione" → ti svegli e spari dati all'istante, niente re-attach. È questo che il Cat-1 non può fare: per i µA deve buttare via la registrazione (Livello 1) e ricomprarsela ogni volta. Cat-1 = veloce/voce/copertura ma "o registrato a ~10mA o spento"; Cat-M = lento ma "registrato E a 3.2µA insieme".

Numeri reali misurati col FNB58 (batteria staccata, dev board). Conferma sperimentale del principio:

Stato	A7670 (Cat-1)	7070 (Cat-M)
Tracking attivo (always-on, batch 10s)	115.5 mA	115.3 mA
↳ picco TX	378 mA	367 mA
Floor deep-sleep (modem off, no GPS)	6.0 mA	4.7 mA
Floor con GPS acceso (non dorme)	25 mA	—

Risultato chiave: in tracking attivo i due sono IDENTICI (~115 mA, stessa potenza 0.59 W) → prova che il vantaggio low-power del Cat-M (PSM 3.2 µA) vive solo nel sonno, non quando trasmette di continuo. Autonomia su 3000 mAh in tracking ininterrotto: ~26 ore per entrambi. Il floor (modem spento) è ~5-6 mA su dev board → su PCB custom <50 µA. Test: 🧪 Test consumi.

Il vantaggio low-power è TUTTO nel PSM (sleep), non nel normal mode. Il punto magico del Cat-M/NB: in PSM consuma 3.2 µA restando REGISTRATO alla rete e PRONTO a mandare dati all'istante (niente re-attach). Il Cat-1 (A7670) non ce l'ha: per restare registrato paga ~10 mA fissi, oppure se si spegne deve pagare ~30 secondi (+ dati) di re-registrazione ogni volta che riparte. Quindi: PSM = registrato + pronto + 3.2 µA ↔ Cat-1 = 10 mA per restare registrato, o 30s di costo per ri-registrarsi. In TX attivo invece consumano uguale (100-300 mA entrambi) → nel normal mode nessun vantaggio. Conseguenza: low-power non è "scelgo il chip", è "sto sveglio il meno possibile". Esempio 7080, 1 pos/ora: TX 10s (≈0.28 mAh) domina 85× lo sleep (≈0.003 mAh). E il confronto che conta: idle 10 mA sempre → 12.5 giorni su 3000mAh, PSM → ~1.2 anni — 35×, tutto dallo sleep. Il chip dà il floor, il firmware (wake-on-motion + batch) decide quanto ci stai.

Ci sono 3 livelli diversi: (1) registrato alla rete (attach: la cella ti conosce, hai un IP), (2) MQTT connesso (socket viva verso il broker), (3) pallino verde (presence nel nostro bridge). Il PSM resta al Livello 1 (registrato) ma spegne la radio → irraggiungibile, la socket MQTT cade → con la logica LWT il pallino diventa rosso. Quindi PSM ≠ online ≠ verde: non puoi avere insieme "3.2 µA" e "sempre verde in tempo reale". Per un device PSM la presence va ridefinita come "visto negli ultimi X min" (heartbeat + grace window), non socket-viva-adesso.

Per il solo allarme-su-scossa il Cat-M in PSM (7080) sarebbe migliore: resta registrato (Livello 1) a 3.2 µA, quindi alla scossa non rifà l'attach e spara l'allarme in ~2-5s (vs ~15-40s di un modem spento che riparte da zero) — e consuma quasi nulla. Ma il Cat-1 (A7670) non ha PSM: deve scegliere fra spento (low power, allarme lento 30-40s) o idle (allarme veloce ma 10 mA fissi). Visla v2 usa comunque il Cat-1 non per l'allarme ma per: comandi real-time/downlink (localizza-ora, sirena, blocco — il PSM non riceve), tracking live del veicolo in movimento, voce/audio (S21L, solo Cat-1), e copertura italiana affidabile (Cat-M/NB ballerini, vedi Orvieto). Tag fermo → 7080 PSM; veicolo interattivo → A7670 Cat-1.

Il consumo idle è simile (~10 mA), la differenza è cosa sanno fare: Cat-1 = velocità ~10 Mbps, voce VoLTE, bassa latenza, mobilità come un telefono (handover veicolo), e gira su qualsiasi rete LTE senza feature speciali. Cat-M/NB = lento (0.1-0.6 Mbps), niente voce, ma penetrazione indoor migliore (coverage enhancement) e PSM profondo. Riassunto: a modem acceso Cat-1 = "LTE come un telefono", Cat-M = "lento ma low-power e buca i muri". La scelta dipende dal prodotto, non dal consumo idle.

No, non per forza. Il Cat-1 ha stati low-power restando registrato: CSCLK sleep (AT+CSCLK=1 + DTR) ed eDRX → ~1-3 mA (datasheet), ancora agganciato e raggiungibile via paging a intervalli. Quello che NON ha è il PSM profondo (3.2 µA). Fasce A7670: TX 100-700 mA · idle attivo registrato ~10-25 mA · CSCLK/eDRX registrato ~1-3 mA · spento/detached ~µA. Quindi sotto i 10 mA = probabilmente sleep registrato (non staccato); solo i µA = modem davvero spento. ⚠️ Caveat banco: le nostre misure A7670 csclk/edrx/psm (~20-25 mA del 28/05) erano contaminate dal GPS DAN-F10N acceso (~19 mA) che mascherava il vero sleep del modem → da rifare col GPS in backup.

Sì, si avvicinano molto. A 10s di intervallo non c'è tempo per dormire: il modem resta sempre attivo/connesso (la radio non si spegne mai, il PSM non si può usare). Entrambi sono dominati dalla radio attiva + raffiche TX → decine di mA, simili. Il vantaggio del Cat-M (PSM 3.2 µA) sparisce perché non arrivi mai a dormire. Il Cat-M stravince solo a basso rate (1 report ogni minuti/ore), dove il tempo in PSM domina. Regola: report frequente → i due si equivalgono (sei di fatto always-on); report raro → vince il Cat-M. Per Visla: il tracking live ogni pochi secondi (veicolo) annulla il vantaggio low-power, tanto vale il Cat-1; il Tag che riporta ogni X minuti sfrutta il PSM → Cat-M.

"Sleep" non è una cosa sola: in un tracker ci sono 3 chip che dormono separatamente, ognuno coi suoi stati. MCU (ESP32): attivo 40-240 mA · light sleep (RAM tenuta, riprende dov'era) ~0.8 mA · deep sleep (tutto off tranne RTC, ~10 µA, al risveglio RIPARTE da capo → rifà setup()). Modem: TX 100-300 mA · idle ~10 mA · CSCLK ~1-3 mA (registrato) · PSM ~3.2 µA (registrato, Cat-M) oppure spento ~0 (Cat-1). GPS: tracking 25-30 mA · backup ~15 µA (tiene ora+almanacco per re-fix veloce) · off ~0. "Il tracker dorme" = i 3 insieme: ESP32 deep-sleep + modem off/PSM + GPS backup → il floor che misuri (4.7 mA sulla dev board per CH340+LED+regolatore; su PCB custom <50 µA = somma dei µA). Trappola ESP32: deep-sleep fa un reboot al risveglio (rilancia setup()) → servono RTC_DATA_ATTR per le variabili da salvare e esp_sleep_get_wakeup_cause() per sapere perché ti sei svegliato (movimento/timer). In sintesi: lo "sleep" è orchestrato dal firmware sui tre chip, non è un interruttore unico.

PSM = Power Saving Mode (feature 3GPP Rel-12). In una frase: "dico alla rete che vado a dormire profondo per un po'; tieni viva la mia registrazione e non aspettarti che risponda finché non mi sveglio io". Meccanicamente il device negozia con la rete due timer: T3324 (Active Time) = quanto resta in ascolto (raggiungibile) dopo aver finito di trasmettere, prima di addormentarsi; T3412 (TAU periodico) = ogni quanto deve "farsi vivo" con un Tracking Area Update per non perdere la registrazione (impostabile fino a ore/giorni). Scaduto l'Active Time, il device entra in PSM: radio SPENTA (~3.2µA) ma registrazione CONSERVATA — la rete tiene il suo IP/contesto e sa che dorme (non lo chiama). Ne esce quando: si sveglia da solo (timer o evento sensore/IMU) per mandare dati → niente re-attach, solo un veloce "service request"; oppure quando scade il TAU periodico → si sveglia un attimo, dice "ci sono ancora", e torna a dormire. Durante il PSM è irraggiungibile (no downlink). La genialità: tieni il Livello 1 (registrato) attraverso un sonno profondo → pronto a sparare dati all'istante + µA. Differenze: vs spegnere il modem = lì perdi la registrazione e paghi ~30s di re-attach ogni volta; vs eDRX = lì il device si sveglia a intervalli estesi per ascoltare il paging (resta raggiungibile, ~mA), il PSM no (non ascolta, µA ma irraggiungibile).

Sulla carta sì (il PSM è una feature 3GPP valida per qualsiasi LTE, Cat-1 incluso → AT+CPSMS=1), ma in pratica sul Cat-1 non "morde", per 3 motivi: (1) lo concede la rete, non il device — la tua SIM 1NCE: Iliad nega il PSM, Voda lo concede solo per NB-IoT; (2) il firmware A76xx ha un PSM superficiale → non scende ai 3.2 µA del SIM7080 (floor hardware più alto); (3) non è il design del Cat-1, nato per essere veloce/raggiungibile, non certificato per il sonno profondo. Provato al banco: il test a7670e_psm (28/05) con AT+CPSMS non è sceso ai µA (~23 mA). Quindi non è "vietato dallo standard", è "poco profondo e spesso non concesso" → per i 3.2 µA veri serve hardware dedicato Cat-M/NB (7080).

È qui che il Cat-M esplode. Autonomia indicativa su 3000 mAh (ogni report = raffica TX breve):

Report ogni	Cat-M (7080) PSM	Cat-1 (A7670) idle
10 secondi	~2 giorni	~2 giorni ≈
1 minuto	~2 settimane	~1 settimana
10 minuti	~4-5 mesi	~12 giorni ⛔
1 ora	~2 anni	~12 giorni ⛔

Cat-M scala con la rarità (tra un invio e l'altro dorme a 3.2µA). Cat-1 idle si blocca a ~12 giorni e non scende più: i 10 mA di idle dominano appena gli invii diventano radi → trasmettere meno non aiuta, il costo non è il TX ma lo stare registrato. Alternativa Cat-1: spegnersi tra un report e l'altro (a 1/ora ≈ ~5 mesi) ma paga ~30s di re-attach ogni volta e non riceve comandi. Conferma: il Cat-M conviene solo se trasmetti raro E lo lasci dormire in PSM; altrimenti tanto vale il Cat-1.

Generare il Gerber è banale (un click: Plot → Gerber + drill). Arrivarci no — è lì il 95% del lavoro. Scegliere i componenti è la parte facile.

Cosa c'è in mezzo: (1) schematico (collegamenti, decoupling, power tree, SIM, USB, charging), (2) footprint per ogni componente, (3) layout PCB (piazzamento + routing), (4) DRC + regole fab, (5) export Gerber+BOM+pick&place.

Il difficile per un tracker (cellulare+GPS): 🔴 RF — traccia antenna cellulare a 50Ω impedance-controlled + matching, antenna GPS (attiva/LNA, keep-out, ground plane); isolare il GNSS dal modem durante il TX; power — picchi modem ~2A (bulk cap, tracce, buck/LDO). Quasi sicuro 4 layer.

Le scorciatoie che lo rendono fattibile:
• Reference design: SimCom/u-blox/Espressif pubblicano schematici + layout guidelines → li segui pari pari
• Cloni schematici aperti: LilyGO/Waveshare → parti da lì
• Moduli invece di chip nudi: modulo LCC SIM7080G/A7670 + modulo ESP32 + GPS con antenna integrata → riduce molto il rischio RF (RF già certificata nel modulo)
• PCBA con assembly (JLCPCB/PCBWay): loro saldano, tu mandi Gerber+BOM+CPL

Tempi realistici: non un pomeriggio → settimane di schematico+layout per il primo PCB cellulare+GPS, con 1-2 respin normali. Consiglio Visla v2: parti da moduli + clona i layout di riferimento; i chip nudi li ottimizzi dopo, a volume.