發布日期：2022-07-14 點擊率：44
Nike SDM Triax Elite是一款可以在走路或跑步時佩帶的四件套產品,包括手表、與鞋子相連的部分、綁在胸口的部分以及與PC相連的部分。鞋子和胸口部件通過無線連接向手表提供實時響應,因此你可以判斷自己走了多遠、前進的速度以及心率等等。當你到家時,可以通過無線方式將這些運動 信息下載到你的PC從而對運動情況進行記錄。
這聽起來似乎很棒。唯一的問題是我無法讓它正常工作。硬件似乎沒有任何缺陷,但是軟件中的用戶接口讓我無法通過簡單的操作跟蹤運動 情況。我自認為是一個相當聰明的用戶,因此我認為,如果連我都沒有耐心去了解如何讓它工作,那么大多數其他人也會感到該產品的易用性欠佳。
下面重點介紹該產品的硬件設計,從硬件的角度來看,這是一個非常優秀的設計。該產品是Dynastream公司為Nike公司設計的,在同類產品中具有相當高的聲譽。事實上,SDM Triax Elite是Nike/Dynastream生產的系列產品中的首款產品。
全套產品的4個部件上都有TI公司MSP430微控制器。但奇怪的是,每個部件中的430器件都不相同。這表明,設計工程師做了充分的工作,并且采用了正好適合該應用的正確器件。
正如你從圖1中所看到的,手表包含一個MSP430F135 REV N。我認為它的特別之處在于修改次數高達N次,但是我聽說這種情況并不罕見。對于這個MCU,大多數修改是在TI內部進行的,因此設計工程師可能永遠不會知道詳細情況。其中只有三次修改是公布的。
據TI公司MSP430產品營銷工程師Adrian Valenzuela透露,“一個器件在修改J次時發布并不罕見。在這些MCU上,通常出現問題最多的是串行通信接口,它可能存在一定的時序偏差,或者定時器可能存在缺陷。例如,也許它遺漏了一個計數器,或者只是沒有按預期工作。在這些早期的13X和14X器件中,ADC(模數轉換器)問題最多。這是一個較老的器件,由于有很長的時間可以用來查找所有這些缺陷,因此增加了修改次數。這是整個行業的普遍現象,并不僅僅只是我們這樣。”
現在,135被認為是430系列中最老的器件之一,但是在Nike SDM Triax Elite被設計出來時(2004年)情況并非如此。該MCU包含16B閃存、512B RAM、2個16位定時器以及一個可以配置成UART或SPI的通信接口。另外還包含一個片上比較器和一個12位ADC。
手表電路板上的另一個元器件是Microchip公司的串行EEPROM (24AA128)。這是一個通過I2C總線進行通信的128KB器件。無線通信由工作在的混合收發器TX1000負責。該收發器是由RF Micro Devices (RFMD)公司設計的。
板上有一個器件我無法確定,這是因為它被一個起保護作用的塑料絕緣體覆蓋了。根據推測,我相信隱藏在這個黑色“迷霧”下面的器件是一個LCD控制器,因為該功能未內置到這個特定的MCU中。絕緣的原因可能是為了讓信號不受收發器發射的無線信號的任何干擾。另外一種可能性是采用了一個未封裝的裸片,這在極高出貨量應用中相當普遍。絕緣體會保護裸片及其相關的走線。
與鞋子相連的部分明顯需要細心的設計。除了MCU和收發器這兩個重要的元器件之外,它還有一對用來測量跑步者步伐的加速計。這些器件(ADXL321)來自Analog Devices公司。兩個加速計可以形成一個三軸測量系統。該系統與Dynastream的專利算法整合在一起對加速計信號進行解釋,并用來推導跑步者的速度和經過的距離。ADI聲稱可達到高達97%的精確度。
如圖2所示,鞋子連接部件中的MCU為MSP430F149 Rev. O。與前面討論的135相比,149是更高端的器件:它包含60KB閃存、2KB RAM以及更多定時器。此外,它還有兩個串行通信接口和一個乘法器。這個乘法器可能用來在數據傳輸到手表之前對其進行某種過濾。這個數據傳輸工作由RFMD TR6000 收發器完成。
這個產品的下一代(盡管我不確定兩者之間是否有反復)沒有采用加速計,它采用更低成本的混合方法來計算步數。
胸口監視器中的MCU是430系列中最簡單的430F1101,如圖3所示。它采用20引腳封裝,具有1KB閃存,沒有專用的ADC。它有一個比較器、一個16位定時器和一個斜率ADC。Valenzuela表示,“它不會提供可靠的ADC性能,因此他們將這個器件用于心跳監視非常有趣。”
這個元器件只是將脈搏發送給手表進行處理,因此原理非常簡單。心跳監視器上的RFMD發射器是T6000。它工作在相同的頻率下。
這個產品的最后一部分如圖4所示,它是與PC相連的部分。其核心為149的同系列產品MSP430F147。它們之間的唯一差別在于閃存大小,147與149的閃存大小分別為32KB和60KB。其它方面則完全相同。這個部分還包含一個RFMD TX1000收發器(與手表相同)。串口到USB轉換器是由FTDI公司生產的。這個IC具有一個特殊功能,可從手表獲取串行數據并將其轉換成PC能夠通過USB端口讀取的格式。這個特殊的FTDI器件在此類設計中非常普遍。它可以采用極少的外部元器件來處理所有必需的功能。
Nike SDM Triax Elite運動電子產品套件。
作者:Richard Nass
主編
《嵌入式系統設計》雜志
