EO_457

DIGITAL

IOT MEDICAL

- ELETTRONICA OGGI 457 - OTTOBRE 2016

sottoinsieme delle HF a 13,56 MHz, ma oltre alle RFID

i costruttori considerano oggi attentamente anche al-

cune tecnologie wireless emerse più di recente come,

ad esempio, ZigBee che garantisce nelle due bande

ISM le velocità di 250 kbit/s a 2,4 GHz e 20 kbit/s a 868

MHz con consumi molto bassi ed è, inoltre, assai più

semplice da implementare a livello circuitale rispet-

to alle tecnologie Wireless Personal Area Network

(WPAN) come Bluetooth e Wi-Fi.

D’altra parte, i transceiver a 2,4 GHz offrono prestazio-

ni indubbiamente migliori con velocità oltre il Mbit/s

e tratte nell’ordine del centinaio di metri che consen-

tono di utilizzare tecniche di monitoraggio più sofisti-

cate ma per contro necessitano di maggior energia,

difficilmente immagazzinabile localmente senza una

seppur piccola batteria al litio di tipo tradizionale.

Tuttavia, l’esigenza di contenere i consumi è partico-

larmente importante per i dispositivi medicali, perché

il solo fatto di dover sostituire le batterie di alimen-

tazione può costituire un disagio per chi li indossa e

in quest’ottica l’energia consumata dai transceiver

può diventare determinante. Con questa motivazione

sono nati i protocolli Ieee 802.15.4 Sub-GHz che inten-

dono riproporre le caratteristiche ottenibili a 2,4 GHz

anche alle frequenze tra 868.0-868.6 MHz e 902-928

MHz e fra questi troviamo 6LoWPAN e ZigBee RF4CE.

Lo stesso principio ha ispirato anche la variante Blue-

tooth Low Energy che da poco è diventata Bluetooth

Smart e pur conservando i 2,4 GHz promette però

consumi ultra bassi ma limita la tratta a una decina

di metri. Di questi ultimi, Garmin ha realizzato la va-

riante proprietaria ANT Wireless del tutto simile ma

non compatibile e promossa come Multicast Wireless

Sensor Network per le reti di sensori applicati al fit-

ness perché trattasi di una tecnologia sponsorizzata

da alcuni noti marchi di attrezzature sportive. Peraltro,

attualmente i costruttori sembrano preferire i dispo-

sitivi multi-standard perché consentono di soddisfare

svariate esigenze applicative.

ZigBee e 6LoWPAN

Marvell

ha presentato un System-on-Chip pensato per

adattarsi a molteplici applicazioni tipiche di Internet

delle cose come la domotica con il controllo remoto

e automatizzato degli apparecchi domestici, lo smart

metering per la lettura remota dei contatori o il mo-

nitoraggio dei parametri sanitari e medicali. Il nuovo

88MZ300 è caratterizzato da un elevato livello d’inte-

grazione che garantisce prestazioni affidabili con un

consumo contenuto quanto i costi d’ingegnerizzazio-

ne delle applicazioni. A bordo c’è un microcontrollore

ARM Cortex-M0+ con architettura a 32 bit e clock che

può essere settato da 1 fino a 64 MHz. L’MCU dispone

di una memoria Flash di 512 kByte, un motore critto-

grafico AES con chiave di 128 bit e 20 GPIO oltre a due

Uart, una SPI, una QSPI e una I2C mentre a bordo del

SoC troviamo, innanzi tutto, un completo transceiver

ZigBee 3.0 sulla banda ISM a 2,4 GHz con una sensibi-

lità in ricezione di -107 dBm e una potenza di trasmis-

sione di +13 dBm e poi ci sono un convertitore A/D

con risoluzione di 16 bit e velocità di 250 kSps su otto

canali singoli o quattro differenziali, un convertitore

D/A con risoluzione di 10 bit e velocità di 500 kSps su

due canali singoli oppure uno differenziale e, infine,

un convertitore dc/dc che consente di regolare l’ali-

mentazione nel range che va da 1,8 fino a 3,6V. Il chip

è ideale per realizzare reti locali 6LoWPAN a basso

consumo.

Bluetooth Smart e NFC-A

Nordic Semiconductor

ha realizzato la famiglia dei

microcontrollori nRF52 Series proprio per soddisfa-

re la domanda di sensori a elevate prestazioni che la

proliferazione degli oggetti IoT richiederà nei prossimi

anni. Questi dispositivi sono fabbricati in geometria

di riga da 55 nm e si caratterizzano per il consumo

di 38 µA/MHz sulle memorie Flash e 30 µA/MHz sul-

le RAM mentre la sensibilità in ricezione arriva a -96

Fig. 2 – Il SoC Marvell 88MZ300 integra un MCU ARM Cortex-M0+ a

32 bit insieme a un transceiver ZigBee 3.0 a basso consumo ideale

per realizzare reti locali wireless per il monitoraggio medicale o per

la domotica