Prozessortechnik für Wearables
Guter Kompromiss zwischen Funktionalität und Batterielebensdauer
Fortsetzung des Artikels von Teil 2
Anwendungsbeispiel Pulsschlag-Lösung
Die zentrale Anwendung für die meisten Fitness-Wearables ist die Überwachung des Pulsschlags. Für den Benutzer muss sie als kontinuierliche Anzeige erscheinen. Das wirkt sich jedoch signifikant auf die Stromaufnahme und damit auf die Batterielebensdauer aus. Mit den am Markt üblichen Designs, die eine externe Filterung einsetzen, ist eher wenig bis keine Flexibilität hinsichtlich derkontinuierlichen Überwachung möglich: In der Regel gibt es für die Filter und Verstärker bei einer Pulsmessung nur einen möglichen Betriebsmodus, bei dem der ADC permanent arbeitet und eine fixe Menge an Strom aufnimmt, was die oberste Zeile in Bild 3 zum Ausdruck bringt.
Demgegenüber kann der TZ1200, abhängig von der benötigten Auflösung, auf verschiedene Pegel eines intermittierenden Betriebs konfiguriert werden. Zwischen den Messvorgängen geht der ADC in einen Ruhezustand, der, je nach Pegel, unterschiedlich lang ist. So kann die Optimierung von Genauigkeit und Geschwindigkeit für jeden Anwendungsfall eingestellt werden. Wie Bild 3 zeigt, bedeutet das, dass sich die gesamte Stromaufnahme für die Anwendung als Pulsschlag-Überwachungssensor im Vergleich mit der Stromaufnahme aktuell genutzter Systeme um mehr als 98 % reduzieren lässt.
Zudem muss die CPU nicht jedes Mal aufwachen, wenn ein Sensorsignal empfangen wird (Bild 4), weil der 24-bit-ADC ein x16-FIFO enthält. Folglich kann die durchschnittliche Stromaufnahme für die ausgegebene Pulsschlagüberwachung bei relativ geringen 0,85 mA liegen. In dieser Rechnung ist die Stromaufnahme der zur Pulsmessung nötigen LED bereits berücksichtigt.
Entwickler-Board
Über die zugrunde liegende Prozessortechnik hinaus fordern die Wearable-Entwickler in zunehmendem Maße Unterstützung durch Entwickler-Ökosysteme. So sollen das Prototyping und Testen beschleunigt und Produkte in immer kürzeren Zeiträumen auf den Markt gebracht werden. Im Falle des Prozessors TZ1200 entwickelte Toshiba ein Evaluierungs-Board, das neben dem Prozessor auch Speicher (SPI-Flash und eMMC), Audio-I/O, einen 6-Achsen-Sensor, ein DSI-Display mit Touch Panel sowie Bluetooth-Low-Energy-Kommunikation enthält.
Das Evaluierungs-Board wird mit Software geliefert, die eine rasche GUI-Erstellung unterstützt, einschließlich einer Bibliothek von Bildern und Grafik-Middleware zur Bildverarbeitung. Darin enthalten sind Ausfüllarbeiten, Blit- und Überblend-Funktionen sowie Software zur Rotation und zur Animation. Das Board lässt sich auch in Verbindung mit Support Tools und BSPs führender Anbietern von Embedded Systems Tools verwenden.
Literatur
[1] Legder, D., McCaffrey, D.: Inside Wearables. Endeavour Partners LLC, 2014, S. 4 ff, endeavourpartners.net/assets/Endeavour-Partners-Wearables-and-the-Science-of-Human-Behavior-Change-Part-1-January-20141.pdf.
Der Autor
| Dipl.-Ing. Stefan Drouzas |
|---|
ist seit 2012 Senior Engineer im Bereich Solution Marketing bei Toshiba Electronics Europe und aktuell für die Geschäftsplanung und die Erschließung neuer Märkte in den Bereichen SoC/Applikationsprozessoren und CMOS-Bildsensoren für Europa verantwortlich. Er kam 2000 zu Toshiba und bekleidete verschiedene Positionen, unter anderem im technischen Vertrieb, in der strategischen Unternehmensplanung für ASSP-Produkte und in der Software-Entwicklung für Set-Top-Boxen und digitale Fernsehempfänger.
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SDrouzas@tee.toshiba.de
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