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Bauelemente

Wearables - der Stoff, aus dem die Zukunft ist

5. September 2014, 11:02 Uhr | Von Sven Hegner

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Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Halbleiter-Innovationen

Drahtlose Verbindungen bieten Wearables viele Vorteile. Diese ermöglichen nicht nur eine bequeme Anbindung an bestehende Gerätschaften des Anwenders, wie beispielsweise ein Smartphone oder einen Computer, sondern es befreit darüber hinaus die Entwickler von den Einschränkungen, die durch die Notwendigkeit von Anschlussbuchsen entstehen. Dadurch wird es zudem möglich, wasserdichte Geräte für Anwendungen zu entwickeln, die dies erfordern.

Applikationsprozessor TZ1000 von Toshiba erfüllt die Anforderungen, die an Entwickler von Wearables gestellt werden, durch seine innovative energiesparende Architektur, die Anschlussmöglichkeiten für externe Sensoren sowie durch die Implementierung von Bluetooth-Low-Energy-Basisband- und -HF-Schaltungen in einem Gehäuse. Der Baustein basiert auf einem mit 48 MHz getakteten ARM-Cortex-M4F-Core; integriert sind 8 MBit NOR-Flash- sowie 288 KB SRAM-Speicher. Seine stromsparende, höchstgradig modulare Architektur ermöglicht es, nicht verwendete Teile des Bausteins stromlos zu schalten, wenn diese nicht gebraucht werden. Mit Hilfe verschiedener Algorithmen werden die abgeschalteten Siliziumbereiche nur dann aufgeweckt, wenn diese zwingend benötigt werden.

Applikationsprozessor TZ1000

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Unter den integrierten Peripheriegeräten befindet sich ein mehrkanaliger 24-bit-Delta-Sigma-A/D-Wandler, der Analogsignale von externen Sensoren umwandeln kann, um Werte wie beispielsweise Temperatur, Druck oder Pulsschlag zu messen. Zudem ist ein Beschleunigungsmesser in den TZ1000 eingebaut, um Bewegungen zu erfassen. Es gibt bereits Überlegungen, zusätzlich ein Gyroskop und ein Magnetometer zu integrieren, um die Bewegungs-, Positions- und Standort-basierten Funktionen zu verbessern. Bild 1 zeigt ein Beispiel, wie der Applikationsprozessor in Verbindung mit Sensoren und anderen wichtigen Bausteinen als Teil eines Systems für Anwendungen im Fitness- und Medizinbereich eingesetzt werden kann.

Bei Anwendungen, in denen eine diskrete Lösung zur Realisierung eines Subsystems für drahtlose Verbindungen benötigt wird, erhöht ein Bluetooth-LE-IC wie Toshibas TC35667 durch mehrere Stromsparmodi und Takt-Optionen die Akkulaufzeit beträchtlich. Toshibas HF-CMOS-IC-Technologie, die eine Koexistenz von HF- und Digital-Schaltungen auf demselben Chip ermöglicht, minimiert die Anzahl der benötigten externen Bauelemente. Der integrierte, Bluetooth-SIG-qualifizierte Bluetooth-Protokoll-Stack und das LE-Generic-Attribute-Profil (GATT) erleichtern den Entwicklungsprozess und vereinfachen das Testen und die Zertifizierung des Produkts.

Für Systeme, die besonders große Speicherkapazitäten erfordern und deshalb diskrete Speicherbausteine benötigen, liefern Toshibas NAND-Flash-Technologien durch einen fortschrittlichen Siliziumprozess sowie in hohem Maße optimierte, im eigenen Hause entwickelte Gehäuse-Technologien eine hohe Speicherkapazität bei geringen Bauteilabmessungen. Außerdem stellt die große Produktionskapazität eine stabile Versorgung sicher und unterstützt eine unterbrechungsfreie Massenfertigung von Endprodukten.