NFC alapú lépésszámláló All-Electronics

Kulcsadatok

A lépésszámláló hasznos eszköz, amellyel bármikor, bárhol kényelmesen rögzítheti az egészséggel kapcsolatos méréseket. Csak a lépésszámláló karkötőre és egy okostelefonra van szüksége. A készülék segít figyelemmel kísérni, rögzíteni és elemezni saját fizikai aktivitását, majd elindítani a szükséges intézkedéseket.

A lépésszámláló rögzíti az érintett személy által megtett lépéseket, amelyek alapján kiszámítható a megtett távolság, a sebesség és az elfogyasztott kalória. Van egy ST Microelectronics referenciaterv egy NFC-alapú lépésszámláló kifejlesztésére, amely karszalagként van kialakítva egy kapcsolódó Android-alkalmazással. A megoldást egy 3 tengelyes gyorsulásérzékelő, egy gazdaságos és nagy teljesítményű mikrovezérlő és egy NFC kommunikációs egység segítségével fejlesztették ki.

Az NFC (Near Field Communication) egy RFID-n (rádiófrekvenciás azonosítás) alapuló vezeték nélküli átviteli módszer, amely 13,56 MHz frekvencián működik. Az érintett eszközök közötti kommunikáció megteremtéséhez szükséges, hogy közelebb kerüljenek egymáshoz.

A mai mobiltelefonok többsége NFC interfésszel van ellátva, ezért használhatók a

Android alkalmazás

Kilátás a hordható lépésszámlálóról. ST Mikroelektronika

A rendszer architektúrája egy pillanat alatt. ST Mikroelektronika

Az áramköri lap felülnézet. ST Mikroelektronika

Az áramköri kártya alulnézete. ST Microelectronis

Az Android alkalmazás az ST lépésszámlálóhoz. ST Mikroelektronika

Használható a lépésszámlálóval való kommunikáció. Mivel az információt a felhasználóval a mobiltelefon kijelzőjén lehet kicserélni, a lépésszámláló karcsúvá, könnyűvé és hordozhatóvá tehető. A könnyű használatnak és a kényelmes hordozási módnak köszönhetően idősebb emberek számára is alkalmas.

A rendszer fő elemei

A hordható lépésszámláló lényegében a következő elemekből áll:

  • Mikrokontroller (MCU) STM32L051K6U6D
  • Dinamikus NFC/RFID címke IC M24SR64-Y
  • LIS3DH gyorsulásérzékelő
  • Akkumulátortöltő STNS01 feszültségszabályozóval
  • Lítium-ion akkumulátor (3,7 V/35 mAh)
  • Android-alkalmazás

A hordható lépésszámláló az STM32L sorozat mikrovezérlőjén alapul. Mivel alacsony energiafogyasztást és elegendő feldolgozási teljesítményt biztosít, jól alkalmazható ehhez az alkalmazáshoz. Ezenkívül a chipen lévő perifériák széles skáláját biztosítja (például SPI, I 2 C és A/D konverterek).

Az M24SR64-Y dinamikus NFC/RFID tag IC használhatja az I 2 C interfészt, működhet egy 13,56 MHz-es RFID-olvasóval, vagy kommunikálhat egy NFC-kompatibilis mobiltelefonnal. A modul segít a költséghatékony rádió kommunikáció kiépítésében a lépésszámláló és a telefon között. A lépésszámláló eredményeit és egyéb szükséges információkat a beépített EEPROM memóriában is tárolják. Az I 2 C egy kétvezetékes soros interfész, amely kétirányú adatsorból és egy óravezetékből áll. Az interfész az I 2 C protokoll szerint rabszolgaként viselkedik.

A különböző lépésszámláló eredmények kiszámításához a gazdaságos, nagy teljesítményű, 3 tengelyes LIS3DH típusú gyorsulásérzékelő kimeneti jeleit egy meghatározott algoritmussal dolgoztuk fel. A modul digitális, soros I 2 C/SPI interfészen keresztül adja ki az eredményeket. A mikrovezérlő és a LIS3DH gyorsulásmérő közötti kommunikáció a mikrokontroller chipbe integrált SPI interfészén keresztül zajlik.

A használt Li-Ion akkumulátor (3,7 V/35 mAh) lehetővé teszi az alkalmazás néhány napos működését. A 3,7 V-os Li-Ion akkumulátor töltéséhez a külső áramforrás csatlakoztatásához mikro-USB csatlakozót használnak. Az egycellás Li-Ion akkumulátorok lineáris töltésszabályozója, az STNS01 a CC/CV algoritmust használja az akkumulátor feltöltésére, és számos funkcióval rendelkezik az akkumulátor védelme érdekében. A gyors töltőáram külső ellenállással programozható. A beépített 3,1 V feszültségszabályozó segít szabályozott tápfeszültség biztosításában a mikrovezérlő, a gyorsulásérzékelő és a Dynamic NFC/RFID tag IC számára. A 3. és 4. képen az összeszerelt áramköri kártya teteje és alja látható.

Folyamatábra részletei

A gyorsulásérzékelő feladata a lépésszámláló alkalmazásban

Az Android ST NFC alapú lépésszámláló a Google Play Áruházban. ST Mikroelektronika

A 3 tengelyes gyorsulásmérővel egy személy gyorsulását mérhetjük az X, Y és Z tengely mentén. Mindhárom tengely kimeneti értékeit rendszeresen rögzítik és betáplálják a lépésszámláló algoritmusba, amely a lépések számán kívül kiszámítja a megtett távolságot, a sebességet és az elfogyasztott kalóriákat is. A MEMS technológián (mikro-elektromechanikus rendszeren) alapuló LIS3DH gyorsulásmérőt alacsony energiafogyasztás és kis méretek jellemzik, ami különösen alkalmassá teszi ezt az alkalmazást. Ezenkívül a modul hozzájárul egy pontosabb, költséghatékonyabb, kompaktabb és kevésbé energiafogyasztó lépésszámláló rendszer megvalósításához.

Energiatakarékos megvalósítás

A mikrovezérlő átveszi a kommunikációt a Dinamikus NFC/RFID-Tag-IC-vel az információcsere érdekében a felhasználó mobiltelefonjával vagy táblagépével. A beírt parancstól függően a gyorsulásmérőből származó adatokat dolgozza fel az olyan értékek kiszámításához, mint a lépések száma, az elégetett kalóriák és mások. Ezenkívül a modul átveszi a gyorsulásérzékelő és a Dynamic NFC/RFID tag IC tápellátását a minimális energiafogyasztás elérése érdekében. A lépésszámláló áramfogyasztása energiatakarékos üzemmódban (stop üzemmódban) kb. 6 µA, futtatási módban pedig kb. 350 µA.

Az M24SR az NFC fórum 4-es típusú tag-IC -inek családja. A tárolás szervezése és a hozzáférési módszer megfelel az NFC fórum vonatkozó specifikációinak. Az NDEF specifikáció (NFC Data Exchange Format) meghatározza az üzenetek befogadásának formátumát információcsere céljából, például egy NFC fórum eszköz és egy másik NFC fórum eszköz vagy egy NFC fórum címke között. Az NDEF üzenet több NDEF rekordból állhat, az alkalmazás követelményeitől függően.

Android-alapú lépésszámláló alkalmazás

Az ST NFC alapú lépésszámláló Android alkalmazás elérhető a Google Play Áruházban. Az előző szakaszokban leírtak szerint a lépésszámláló beindítására és leállítására szolgál. Az ST NFC alapú lépésszámláló egy Android-alapú, felhasználóbarát alkalmazás, amely NFC technológiát használ.

Az alkalmazás jellemzői

A lépésszámlálót az alkalmazáson keresztül lehet elindítani és leállítani, és az értékeket (a lépések számát, a kalóriákat, a megtett távolságot és más értékeket) le lehet olvasni a lépésszámlálóról NDEF formátumban. Az NDEF formátum a következő tulajdonságokat kínálja:

  • Demo mód az alkalmazásban az alkalmazáshoz való hozzáféréshez felhasználói regisztráció nélkül.
  • Indítás és leállítás funkció (a zavarok elkerülése érdekében egy gombbal valósítható meg).
  • Az egyes regisztrált felhasználók és demó felhasználók előzményei.
  • Az interaktív grafikonok a felhasználó előrehaladását mutatják a lépésszám, a kalória, a távolság és a sebesség szempontjából.
  • A felhasználók törölhetnek egyes bejegyzéseket az előzményekből vagy a teljes előzményekből.
  • Az alkalmazás megfelelő egységeinek megérintésével a sebesség akár km/h vagy m/s értékben is megjeleníthető.
  • A regisztrált felhasználók a jobb felső sarokban található 'Profil szerkesztése' modullal szerkeszthetik profiljukat.
  • A bejelentkezett felhasználó alapértelmezés szerint az alkalmazás minden indításakor bejelentkezik, amíg ki nem jelentkeznek.
  • A felhasználók a lépésszámláló elindítása után bezárhatják az alkalmazást. Ha az alkalmazást újra megnyitják a lépésszámláló leállításához, akkor az abban az állapotban indul, amelyben bezárták (azaz a stop gomb jelenik meg).

Az alkalmazás az SQ-Lite adatbázist használja az összes mért érték mentésére, amelyeket az NFC-n keresztül kiolvastak a lépésszámlálóba épített kettős EEPROM-ból.