[STEVAL-WESU1] Zestaw startowy dla aplikacji IoT i elektroniki ubieralnej

Zestaw startowy STEVAL-WESU1 to gorąca nowość w ofercie narzędziowej STMicroelectronis: jest to ubieralny (ma formę zegarka) sensor MEMS 10DoF, który umożliwia monitorowanie i rejestrowanie ruchów osoby go noszącej. Urządzenie komunikuje się z tabletem lub smartfonem za pomocą interfejsu Bluteooth Low Energy (BLE), dzięki czemu wyniki rejestracji można wygodnie przeglądać za pomocą efektownych przeglądarek zintegrowanych w aplikacji (dostępna w wersji dla Androida oraz iOS).

Rys. 1. Schemat blokowy zestawu STEVAL-WESU1

 

Schemat blokowy zestawu STEVAL-WESU1 pokazano na rysunku 1. Na miniaturowej płytce drukowanej zintegrowano mikrokontroler STM32L151VEY6 (z energooszczędnej rodziny STM32L1) oraz dwa sensory MEMS:

  • LSM6DS3 – integrując akcelerometr 3D oraz żyroskop 3D,
  • LIS3MDL – 3-osiowy czujnik pola magnetycznego.

Użytkownik ma do dyspozycji także czujnik ciśnienia LPS25HB (wykonany w technologii MEMS).
Producent zestawu wykorzystał okazję, żeby maksymalnie popisać się swoją ofertą, dlatego interfejs radiowy BLE został wykonany na miniaturowym układzie BlueNRG-MS, w którego torze antenowym został zastosowany scalony filtr harmonicznych zintegrowany z symetryzatorem (balun antenowy – BALF-NRG-01D3), który został opracowany specjalnie do współpracy z układem BlueNRG-MS.
To jeszcze nie wszystko – STMicroelectronics w zestawie STEVAL-WESU1 prezentuje także praktyczną aplikację scalonej ładowarki akumulatorów Li-Ion (STNS01) oraz rejestrator pojemności-analizator kondycji akumulatora – STC3115. Tak duża liczba układów – dzięki niewielkim wymiarom obudów – mieści się na niewielkiej płytce – fotografia 2.

 

Fot. 2. Wygląd płytki zestawu, na której zintegrowano wszystkie elementy

 

Fot. 3. Wykorzystanie pełnych możliwości zestawu wymaga zastosowania programatora zgodnego z ST-Link (nie ma go w zestawie) i adaptera interfejsu JTAG/SWD (wchodzi w skład zestawu)

 

Prezentowany zestaw – dzięki estetycznemu wykonaniu – można używać jako gadżet rejestrujący naszą codzienną aktywność fizyczną, ale przede wszystkim jest to narzędzie dla konstruktorów zainteresowanych aplikacjami „weareable” oraz – w pewnym zakresie – IoT. Dlatego zestaw wyposażono w przelotkę umożliwiającą dołączenie do niego programatora-debuggera zgodnego z ST-Link (fotografia 3), producent udostępnił ponadto dwa pakiety zaawansowanych bibliotek pozwalających w pełni wykorzystać możliwości sensorów MEMS zainstalowanych w zestawie. Są to:
• osxMotionCP, które służą do rozpoznawania pozycji sensora względem powierzchni Ziemi. Do tego celu jest wykorzystywany akcelerometr z sensora LSM6DS3, którego rejestr danych jest odczytywany z domyślną częstotliwością 50 Hz,
• osxMotionAR, które służą do rozpoznawania rodzaju aktywności osoby noszącej sensor (chód, bieganie, jazdę rowerem itp.). Biblioteki wykorzystują akcelerometr z sensora LSM6DS3, którego rejestr danych jest odczytywany z domyślną częstotliwością 16 Hz.

Biblioteki są dostarczane przez producenta bezpłatnie, korzystanie z nich wymaga uzyskania pliku licencyjnego, którego treść jest przechowywana w pliku osx_license.h (ulokowany w katalogu instalacyjnym bibliotek). Treść przykładowej licencji pokazano na rysunku 4, w oknie programu narzędziowego OSX License Wizard (bezpłatne narzędzie dostarczane wraz z bibliotekami).

 

Rys. 4. Okno programu OSC License Wizard z przykładową licencją

 

Korzystanie w aplikacjach prezentowanych z bibliotek ułatwia obsługę sensorów MEMS oraz detekcję podstawowych gestów oraz czynności (chód, bieganie, jazda na rowerze, prowadzenie samochodu itp.). Na rysunku 5 pokazano funkcje detekcyjne zaimplementowane w pakiecie osxMotionAR.

 

Rys. 5. Wykaz ruchów wykrywanych przez procedury użyte w bibliotece osxMotionAR

 

Część z funkcji detekujących rodzaje ruchów użytkownika prezentowanego zestawu znajduje się w pakiecie osxMotionCP, który jest także dostępny bezpłatnie, korzystanie z niego wymaga uzyskania bezpłatnej licencji – podobnie jak w przypadku bibliotek osxMotionAR.