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DIGITAL WEARABLE DESIGN 52 - ELETTRONICA OGGI 470 - MAGGIO 2018 A differenza di altri dispositivi mobili, quelli indos- sabili (wearable) devono essere sempre accesi e collegati perché la maggior parte di essi sono dispositivi di monitoraggio. Essendo alimentati a batte- ria, la riduzione dei consumi è un aspetto da tenere nel- la massima considerazione. Un orologio “intelligente”, ad esempio, deve sempre segnare il tempo ed essere collegato a un telefono cellulare tramite un collegamen- to wireless come Bluetooth al fine di ricevere avvisi. La capacità della batteria è limitata a causa delle ridotte dimensioni. Pertanto, questi dispositivi devono essere caratterizzati da bassi consumi per cercare di aumen- tare al massimo la durata della batteria. L’architettura ARM a 32 bit è senza dubbio la tecnologia più diffusa per le CPU che equipaggiano i dispositivi wearable, in quanto abbina ottime prestazioni a un’elevata efficienza energetica. A livello hardware, una scelta interessante potrebbe essere un MCU a bassa potenza che preve- de modalità di sleep che contribuiscono a ridurre ul- teriormente il consumo di energia. Alcune sezioni del progetto, come la conversione analogico-digitale o al- tre funzioni di uso frequente e relativamente semplici, po- trebbero essere assegnate a una logica programmabile che, intrinsecamente, utilizza meno potenza di un processore. Selezionare il processore o microcontrollore più adatto La selezione del processore principale è determinata es- senzialmente dalla tipologia e dalle caratteristiche del dispo- sitivo. Ad eccezione dei pro- dotti di infotainment avanzati che richiedono un processo- re, le MCU sono adatte per la maggior parte delle applica- zioni di dispositivi indossabili. Le MCU, d’altro canto, integrano gran parte delle funzioni in un singolo chip. Ciò è importante per ridurre sia le dimensioni com- plessive di un dispositivo indossabile e sia i costi del- la BOM. Come accennato in precedenza, i processori ARM a 32 bit sono molto diffusi nei dispositivi wea- rable in quanto forniscono le migliori prestazioni di calcolo e sono caratterizzati da un’elevata efficienza energetica. I controller moderni, come il PSoC, integra- no sofisticate funzionalità digitali e analogiche e pro- grammabili in un singolo chip, unitamente ad un core ARM Cortex-M che sfrutta tutte le potenzialità dell’ar- chitettura ARM. Alcuni dispositivi avanzati dispongono di un co-processore separato per gestire il processo di elaborazione dei dati provenienti dal sensore al posto del processore principale. Ciò è necessario quando il dispositivo deve analizzare in tempo reale flussi di dati provenienti dal sensore e che quindi richiederebbero un’attenzione costante da parte della CPU. Questa fun- zione è chiamata “hub sensore”. La figura 1 illustra il ruolo di un sensore in un sistema indossabile. Dispositivi indossabili: criteri di progetto Alberto di Paolo Il componente elettronico più importante nei dispositivi “wearable” è senza dubbio il microcontrollore (MCU): poiché quest’ultimo deve essere di ridotte dimensioni e svolgere una pluralità di funzioni, l’integrazione diventa un fattore critico del design elettronico Fig. 1 – il ruolo di un sensore all’interno di un sistema wearable