🛠️ R&D Visla — bring-up bench · 21 giugno 2026

XIAO nRF52840 + SIM7080 + Expansion Board

Nordic nRF52840 + modem SimCom SIM7080 (Cat-M/NB-IoT) su XIAO Expansion · bring-up incrementale + analisi consumi

✅ Registrato Cat-M Voda IT 🔋 51 mA idle · picco 328 mA ⚡ auto-power PWRKEY 🧩 MCU del Visla Tag

Cos'è

Mini-progetto di bring-up incrementale per validare il core del Visla Tag: si parte dall'MCU Nordic nRF52840 (XIAO + Expansion Board) e si aggiunge un pezzo alla volta — prima display/buzzer/button, poi il modem SIM7080, poi il GPS — misurando i consumi ad ogni passo. Niente PCB: tutto su dev-board, per capire a fondo prima di disegnare la scheda.

Il modem è lo stesso SIM7080G della board winner LilyGO, ma qui pilotato da un Nordic (scelto come MCU del Tag per il miglior BLE low-power + Channel Sounding del nRF54L15). Obiettivo: un core riusabile MCU+modem+GPS+IMU per veicoli/animali/persone.

🔧 Cablaggio & pinout

MCU: XIAO nRF52840
Modem: SIM7080 (Waveshare HAT)
Carrier: XIAO Expansion
Modem UART: D6=TX → RXD · D7=RX → TXD
PWRKEY auto: D2 → PWR (impulso 1×)
Livello UART: VCC ← 3V3
OLED: SSD1306 I2C D4/D5 (0x3C)
Buzzer / Button: A3 / D1
VBAT modem: 3.8V (LiPo / DPS)

⚠️ VBAT modem dedicato (no rail 3V3 della XIAO): i burst TX ~330mA browni-out il rail condiviso. GND comune obbligatorio.

🔋 Analisi consumi — DPS-150 @3.8V, modem registrato Cat-M, always-on

Sistema completo: XIAO + OLED + Expansion + modem. PSM disabilitato (demo "sempre connesso").

50-51 mA

idle registrato (DRX) · 0.19 W · ~2.5 gg su 3000mAh

114 mA

picco TX periodico · solo 5% del tempo

328 mA

picco di attach (una-tantum) → dimensiona alim/cap

+19 mA

delta del modem registrato vs baseline ~31 mA

Scomposizione (idle @3.8V)

baseline XIAO + OLED + Expansion: ~31 mA
+ modem registrato (idle-DRX): +19 mA
subtotale (no GPS): ~51 mA
+ GPS MAX-M10S (tracking) + CPU SW-I2C: +~27 mA
🎯 TAG COMPLETO always-on: ~78 mA

Di cui ~18 mA è overhead del dev-board (boost+LED+buck dell'Expansion) — assente su PCB custom.

Quanto scende sul prodotto (Tag ottimizzato)

PSM attivo: modem ~19mA → ~µA tra i TX (datasheet 3.2µA) — risparmio enorme
No overhead Expansion (PCB custom): −18 mA
OLED off / assente sul Tag: −5 mA
nRF52840 deep-sleep tra eventi: 5mA → 0.4µA

→ con PSM + duty-cycle la media crolla a pochi mA = settimane/mesi. Il floor µA serve il PPK2 (il DPS legge solo mA).

📉 Spettro scenari — dal peggiore al reale

I ~78mA sono il "tutto sempre acceso" (upper bound), NON il prodotto. L'autonomia vera la decide il duty-cycle.

Scenario	Consumo	Autonomia 3000mAh	Quando
Picco TX	~328 mA	—	millisecondi, durante una trasmissione
🔴 Peggiore sostenuto (misurato)	~78 mA	~38 h	tutto acceso: live tracking h24
🟢 Reale prodotto (duty-cycle)	~5-10 mA	~2 settimane	report ~10 min: fix+TX poi sleep
Sleep profondo	~µA	mesi	tra gli eventi: MCU 0.4µA + modem PSM 3.2µA + GPS off

🔘 Bottone D1 spegne l'OLED (setPowerSave): display ON ~78mA / OFF ~72mA → l'OLED costa ~6 mA (pannello + bit-bang SW-I2C). Modem e GPS continuano. Sul prodotto l'OLED non c'è → il bottone diventa wake/SOS. Il duty-cycle (PSM + GPS + sleep) non lo misura il DPS (risoluzione mA) → serve il PPK2 per il floor µA.

🔧

Bring-up

carrier: OLED + buzzer + button

📡

Modem

SIM7080 UART + auto-power + reg

🛰️

GPS

MAX-M10S I2C (TODO)

Le fasi

Bring-up incrementale: un pezzo alla volta, misurando i consumi.

Bring-up Fase 1

Bring-up carrier — OLED + buzzer + button

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XIAO nRF52840 inserito nella Expansion Board: display OLED SSD1306 (I2C 0x3C, libreria U8x8), buzzer passivo su A3, pulsante su D1. Valida la carrier e la toolchain (arduino-cli + core Seeed nRF52, upload UF2). Base di tutto.

SSD1306buzzer A3button D1U8x8

21 giu 2026

Modem Fase 2

Integrazione modem SIM7080 (auto-power + registrazione)

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SIM7080 (Waveshare HAT) via UART hardware D6(TX)/D7(RX), VCC=3V3 come riferimento livello. Auto-power: impulso PWRKEY da D2 UNA volta in setup() (mai nel loop → no reboot loop). Anti-sleep (CSCLK/CPSMS/CEDRXS=0) per restare raggiungibile. OLED mostra Modem OK → segnale → REGISTRATO. Aggancia Vodafone IT Cat-M, segnale ~15/31.

UART D6/D7auto-power D2anti-sleepCat-M Voda IT

21 giu 2026

GPS Fase 3

GPS MAX-M10S (2° UART su D0)

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GPS u-blox MAX-M10S sul 2° UART hardware (UARTE1, RX=D0) @9600. Modem(UARTE0) + GPS(UARTE1) + OLED + USB tutti simultanei: 12 satelliti, fix, posizione reale. Gotcha risolto: UARTE1 e TWIM1(I2C) condividono l'instance 1 del nRF52840 → l'OLED spostato su SW I2C (bit-bang) per liberare il GPS. TinyGPS++ parsa il talker $GN nativo. GPS dedicato, NON il combo del modem.

MAX-M10S2° UART D0SW I2C fix12 sat fix$GN

21 giu 2026

📌 Lezioni di banco (21 giu 2026)

PWRKEY è un TOGGLE → l'auto-power va impulsato una volta sola in setup(), MAI nel loop. Pulsarlo "quando il modem non risponde" crea un reboot loop (lo spegne mentre cerca rete).
Auto-power D2→PWRKEY è fragile: se la MCU si resetta (brownout sul rail condiviso), al boot ripulsa il PWRKEY → spegne il modem → loop accoppiato MCU↔modem. Sicuro solo con alimentazione stiff (MCU non si resetta) o con un latch (flag in flash/RTC).
Brownout UVLO: il picco TX (fino a 328mA) attraverso DPS + fili sottili + pinzetta fa crollare VBAT → il modem si resetta (compaiono i boot URC RDY/+CPIN: READY/SMS Ready). Alzare la tensione (3.8→4.0V) non basta: è un problema di impedenza di consegna sui transienti veloci.
Serve VBAT stiff: LiPo (ESR bassissima) o cap bulk 470-1000µF su VBAT-GND vicino al modem. Una LiPo eroga i 328mA all'istante; il DPS attraverso i fili è "soft" (loop lento). GND comune solido (una massa unica) — un GND scadente da solo causava i reset.
Anti-sleep: CSCLK=0 + CPSMS=0 + CEDRXS=0 per tenere il modem raggiungibile via UART (altrimenti dopo la registrazione dorme e l'UART va muta). Per il prodotto è l'opposto: PSM ON → autonomia.
nRF52 + USB Serial: per stampare debug su USB-CDC serve #include <Adafruit_TinyUSB.h> (le sketch con solo OLED+Serial1 non lo richiedono). Toolchain: arduino-cli core Seeeduino:nrf52, upload UF2 (no debugger).