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Wearables mit BLE entwickeln

2. Dezember 2014, 11:32 Uhr | Von Diya Soubra

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Fortsetzung des Artikels von Teil 2

MCU und Bluetooth in Kombination

Während Cortex-M-basierte MCUs einfach mit einem stromsparenden Single- (BLE) oder Dual-Mode-Bluetooth-Modul in einem winzigen und dennoch leistungsfähigen Wearable-Produkt kombiniert werden können, bietet ein alternativer Ansatz eine höhere Integration und zielt auf komplexere Design ab: ein SoC-Baustein (System-on-Chip) vereint einen Cortex-M-Prozessor und BLE-Transceiver in einem Baustein.

Ein Beispiel dazu ist der nRF51822 von Nordic Semiconductor (Bild 2), ein flexibles Multi-Protokoll-SoC, das sich für BLE- und stromsparende 2,4-GHz-Funkanwendungen eignet. Der Baustein basiert auf einem 32 bit-Cortex-M0-Core mit 256 KB Flash und 16 KB RAM. Der integrierte 2,4-GHz-Transceiver unterstützt BLE 4.0 und einen proprietären 2,4-GHz-Betrieb.

Ein zweites Beispiel ist der SmartBond DA14580 von Dialog Semiconductor. Dieser Single-Mode BLE 4.0/4.1 SoC enthält einen Cortex-M0-Prozessor. Der Baustein nimmt nur 4,9 mA Strom beim Senden und Empfangen auf sowie weniger als 600 nA bei 3 V im Deep-Sleep-Modus. Der DA14580 kann auch mit niedrigen Spannungen bis hinab auf 0,9 V betrieben werden und eignet sich für Energy Harvesting in vollständig autonomen Systemen. Er wird im Wafer-Level CSP mit den Abmessungen 2,5 × 2,5 × 0,5 mm³ ausgeliefert, benötigt nur fünf externe Bauteile und kann mit einer einzigen Knopfzelle betrieben werden – was ihn ideal für kleine Wearable-Anwendungen macht.

Im höheren Leistungsbereich finden sich Toshibas Applikationsprozessoren TZ1001MBG und TZ1011MBG, die den Cortex-M4-Core, einen BLE-Controller und HF-Schaltkreise enthalten, zusammen mit Flash-Speicher und Sensoren (Bild 3). Der TZ1001MBG bietet zusätzlich noch einen Beschleunigungsmesser, der TZ1011MBG ein Magnetometer und Gyroskop. Der Cortex-M4 erlaubt zusammen mit DSP-Funktionen und der Floating Point Unit (FPU) die Kombination von Daten verschiedener Sensoren, die innerhalb und außerhalb des Bausteins angebracht sind. Die Prozessoren enthalten auch einen 12-bit-A/D-Umsetzer, der Signale von externen Geräten wie Pulsmess- und EKG-Sensoren in digitale Daten umwandelt.