Nel mondo dello sviluppo embedded capita spesso che una scheda pensata per il prototyping finisca per essere utilizzata anche oltre quella fase. È il caso della Arduino Nano Matter, che recentemente ha acquisito un’importante evoluzione: ora dispone di una definizione ufficiale della board all’interno del progetto Zephyr RTOS. Questo passaggio cambia significativamente il ruolo della scheda, trasformandola da semplice piattaforma di sviluppo Arduino a piattaforma professionale per firmware embedded basato su RTOS.
In pratica, la stessa scheda che molti sviluppatori utilizzano con l’IDE Arduino può ora essere utilizzata con il workflow professionale di Zephyr. È sufficiente compilare un progetto con il comando:
Questo significa che una scheda compatta e relativamente economica può diventare una piattaforma adatta anche a sviluppi IoT professionali e prodotti commerciali.
Che cosa significa supporto nativo Zephyr per Arduino Nano Matter
Il progetto Zephyr RTOS è una piattaforma open source per sistemi embedded sostenuta dalla Linux Foundation e da un ecosistema industriale molto ampio. Tra i membri principali figurano aziende come Google, Intel, Meta, NXP, Nordic e Silicon Labs.
Nel corso degli anni Zephyr è diventato uno dei sistemi operativi embedded più diffusi per progetti IoT professionali. Oggi supporta centinaia di schede hardware e conta una comunità molto attiva di sviluppatori.
Quando si parla di supporto nativo di una board, significa che all’interno del repository ufficiale di Zephyr è presente una definizione specifica della scheda, nel caso della Nano Matter nel percorso:
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configurazione dei pin
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periferiche disponibili
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stack radio supportati
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caratteristiche hardware della board
Si tratta del workflow normalmente utilizzato nelle aziende che sviluppano prodotti IoT commerciali.
È importante distinguere questo approccio da ArduinoCore-zephyr, che utilizza Zephyr come backend ma continua a esporre l’API Arduino. Nel caso del supporto nativo, invece, si lavora direttamente con le API complete di Zephyr, Devicetree e Kconfig, senza livelli intermedi di compatibilità.
Due modalità di sviluppo sulla stessa scheda
Uno degli aspetti più interessanti della Nano Matter è la possibilità di lavorare su due percorsi di sviluppo differenti utilizzando lo stesso hardware.
Da un lato rimane il classico ambiente Arduino. In questo contesto la scheda può essere utilizzata con l’IDE Arduino per sviluppare rapidamente prototipi, sfruttando le librerie esistenti e una comunità estremamente ampia. Questo approccio è particolarmente adatto quando si vogliono realizzare prototipi rapidi di dispositivi smart home, sfruttando il supporto al protocollo Matter e alle comunicazioni BLE.
Dall’altro lato esiste il percorso Zephyr, che introduce strumenti tipici dello sviluppo embedded professionale: RTOS completo, gestione avanzata dell’energia e architettura software più strutturata.
Il vantaggio è evidente soprattutto nei team di sviluppo. Lo stesso hardware può essere utilizzato sia da chi lavora nelle fasi iniziali di prototyping sia da chi si occupa di firmware più complessi e strutturati.
Dal prototipo al prodotto
Uno degli elementi su cui Arduino insiste molto è la possibilità di utilizzare la Nano Matter non solo come scheda di sviluppo, ma anche come modulo direttamente integrabile in un prodotto finale.
Le dimensioni sono di circa 45 × 18 mm e la scheda utilizza castellated pads, che permettono di saldarla direttamente su una PCB principale. All’interno sono già presenti diversi elementi normalmente richiesti in un dispositivo IoT:
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SoC wireless
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antenna integrata
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regolazione di alimentazione
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connettività USB-C
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interfaccia di debug
Il flusso di sviluppo tipico può quindi essere riassunto in modo piuttosto lineare.
All’inizio si realizza un prototipo con l’ambiente Arduino, sfruttando la rapidità di sviluppo e la disponibilità di librerie. Quando il progetto cresce e richiede una struttura software più complessa, è possibile passare a Zephyr nativo mantenendo la stessa scheda.
A questo punto la Nano Matter può essere integrata direttamente nelle prime unità di produzione, evitando la progettazione immediata di una PCB custom. Solo quando i volumi diventano elevati diventa conveniente migrare verso un modulo o una progettazione hardware dedicata.
Questo approccio può essere particolarmente utile per:
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startup hardware
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piccoli lotti industriali
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dispositivi di ricerca o sperimentazione
In questi contesti saltare la fase iniziale di progettazione RF e certificazione può far risparmiare diversi mesi.
Caratteristiche tecniche principali
L’utilizzo di Zephyr sulla Nano Matter consente di sfruttare pienamente le capacità hardware della scheda.
Uno degli aspetti più importanti è il multithreading reale, che permette di eseguire contemporaneamente diversi task: gestione dello stack BLE, lettura dei sensori, elaborazione dei dati e gestione dell’energia. In un sistema RTOS queste attività sono gestite tramite scheduler deterministico, evitando soluzioni tipiche degli sketch Arduino basate su millis().
Un’altra caratteristica rilevante riguarda la gestione dei consumi. Il SoC Silicon Labs MGM240S può entrare in modalità DeepSleep EM2 con un consumo di circa 1.3 µA, mantenendo parte della memoria RAM attiva.
La scheda supporta inoltre Bluetooth LE 5.3, con la possibilità di operare nei ruoli di peripheral, central, broadcaster o observer. La potenza di trasmissione può arrivare a +10 dBm, permettendo una portata radio più estesa rispetto a molte soluzioni BLE tradizionali.
Sul piano della sicurezza è presente Secure Vault, una tecnologia di sicurezza hardware sviluppata da Silicon Labs che include root of trust, archiviazione sicura delle chiavi e secure boot. Questo tipo di funzionalità è sempre più rilevante anche alla luce delle nuove normative europee sulla sicurezza dei dispositivi IoT, come il Cyber Resilience Act, che introduce requisiti stringenti sulla gestione delle vulnerabilità.
Dal punto di vista della portabilità del codice, Zephyr utilizza API standardizzate e un sistema di configurazione basato su Devicetree. Questo significa che un firmware sviluppato sulla Nano Matter può essere adattato relativamente facilmente ad altre piattaforme compatibili Zephyr, modificando principalmente la configurazione hardware.
La scheda è basata su un ARM Cortex-M33 a 78 MHz, con 256 KB di SRAM e 1.5 MB di flash, risorse sufficienti per applicazioni embedded relativamente complesse.
Come iniziare con Zephyr sulla Arduino Nano Matter
Per iniziare a utilizzare Zephyr con questa scheda è necessario preparare l’ambiente di sviluppo standard del progetto.
Il primo passo consiste nell’inizializzare il workspace:
cd ~/zephyrproject
west update
Una volta configurato l’ambiente è possibile compilare un esempio molto semplice, come il classico programma di test con LED lampeggiante:
Il firmware può poi essere caricato sulla scheda con:
La presenza di un debugger CMSIS-DAP integrato permette di effettuare il flashing direttamente tramite USB-C, senza bisogno di programmatori esterni.
Dopo i primi test è possibile passare ad esempi più complessi, ad esempio applicazioni Bluetooth come beacon o dispositivi BLE periferici.
La documentazione completa è disponibile nella guida ufficiale di Zephyr:
https://docs.zephyrproject.org/latest/develop/getting_started/index.html
Conclusione
L’introduzione del supporto nativo Zephyr per la Arduino Nano Matter rappresenta un passo significativo per questa scheda. Non si tratta semplicemente di una nuova compatibilità software, ma di un cambiamento che amplia molto il contesto in cui la board può essere utilizzata.
Da un lato rimane la semplicità dell’ecosistema Arduino, ideale per il prototyping rapido e per chi si avvicina allo sviluppo embedded. Dall’altro lato la disponibilità dell’intero stack Zephyr consente di utilizzare la stessa piattaforma per sviluppi firmware più strutturati e orientati alla produzione.
La possibilità di passare da un prototipo a un prodotto reale mantenendo lo stesso hardware riduce diversi passaggi tipici nello sviluppo IoT. Per molti progetti questo significa abbreviare i tempi di sviluppo e ridurre la complessità iniziale.
In definitiva, la Nano Matter diventa una soluzione interessante non solo per sperimentazione e didattica, ma anche come punto di partenza concreto per progetti embedded professionali basati su Zephyr.
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Link utili
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- Arduino Nano
Simone Candido
Simone Candido è un ragazzo appassionato del mondo tech nella sua totalità. Simone ama immedesimarsi in nuove esperienze, la sua filosofia si basa sulla irrefrenabile voglia di ampliare a 360° le sue conoscenze abbracciando tutti i campi del sapere, in quanto ritiene che il sapere umano sia il connubio perfetto tra cultura umanistica e scientifica.