Halbleiterhersteller unterstützt Wearables-Entwickler: Referenz-Kit für Sportuhren

In der Wearables-Branche herrscht Innovationsdruck, daher werden in Zukunft auch die Halbleiterhersteller bei der Entwicklungsunterstützung gefragt sein. Referenz-Kits, wie das für Sportuhren von Toshiba, ermöglichen Entwicklern einen schnellen Einstieg und führen rasch zu Ergebnissen bei der Realisierung neuer Produkte.

Die Nachfrage nach Wearables steigt und damit auch der Wettbewerb. Entwicklungsabteilungen von Herstellern stehen unter Innovationsdruck und suchen nach Möglichkeiten, Zeit und Kosten für Neuentwicklungen zu reduzieren. Ein Weg zu diesem Ziel ist die Nutzung von Referenz-Kits. Sie erleichtern die Bauteilauswahl und die Hardware-/Software-Integration. Toshiba hat vor Kurzem ein Referenz-Kit für die Entwicklung von Smartwatches auf den Markt gebracht, die speziell im Bereich Fitness und Wellness zum Einsatz kommen sollen.
Zur Zeit stehen bei der Konzeption neuer Wearables deren Halbleiter-Komponenten im Fokus. Insbesondere Prozessoren werden inzwischen speziell für den Einsatz in Schaltungen für am Körper tragbare IoT-Systeme ausgelegt. So auch der neue Applikationsprozessor TZ1001MBG ApP-Lite von Toshiba, der die zentrale Komponente im neuen Sportuhren-Referenz-Kit darstellt.


Entwicklung einer Smartwatch für den Fitnessbereich
Die benötigten Bauteile werden durch den angestrebten Funktionsumfang festgelegt. Zunächst muss aber die Grundstruktur des IoT-Systems definiert werden: Schaltkreise für das Akkumanagement, ein Applikationsprozessor als Basis für die Datenverarbeitung und ein Micro-USB-Anschluss zur Synchronisation mit dem PC. Die Kommunikation mit externen Geräten geschieht per Funk, z.B. über Bluetooth.

Die spezielle Anforderung im Fitnessbereich ist die Möglichkeit zur Messung und Speicherung von zurückgelegter Distanz, Geschwindigkeit und Höhe. Das erfordert ein Subsystem aus MEMS-Beschleunigungsmesser, Gyroskop und Magnetometer. Darüber hinaus soll die Messung von Körperaktivitäten möglich sein, insbesondere der Pulsfrequenz, für die eine optische Sensorik notwendig ist.

In Anbetracht der Tatsache, dass alle Komponenten in einem Gehäuse untergebracht werden müssen, das bequem an einem gängigen 20 bis 25 mm breiten Armband tragbar ist, ergibt sich ein anspruchsvoller Anforderungskatalog. Mit einem Referenz-Kit können Entwickler schnell ein funktionsfähiges System kreieren und von diesem Punkt aus spezifische Anpassungen bzw. Optimierungen vornehmen.

Die Hardware-Komponenten des Referenz-Kits für eine IoT-fähige Sportuhr von Toshiba sind als Blockdiagramm in Bild 1 zu sehen (die Abkürzungen stehen für BLE: Bluetooth Low Energy; CM4: Cortex-M4; ESD: Electrostatic Discharge; RTC: Real Time Clock).

Zentraler Baustein ist der hauseigene Applikationsprozessor TZ1001MBG ApP-Lite. Er weist eine energiesparende Architektur mit Stromversorgungsinseln auf, die ungenutzte Blöcke im Prozessor abschaltet und so die Stromaufnahme senkt. Der Prozessor eignet sich ideal für akkubetriebene Systeme wie Wearables und IoT-Anwendungen.