EZ430-CHRONOS, OROLOGIO SPORTIVO A BASSO COSTO

OPEN SOURCE

 

Ho ricevuto proprio ieri questo nuovo giocattolino, si tratta di un completo kit di sviluppo per i nuovi microcontrollori a 16bit a consumo ultrabasso della Texas Instruments CC430F6137, destinato ad impieghi in dispositivi portatili e per energy harvesting, attualmente forse i microcontrollori a consumo più basso presenti sul mercato, per intenderci a pieno regime assorbono solamente 160 uA/MHz, che scende a soli 2.0 uA in modalità standby con RTC attivo e 1uA in off mode ma con ritenzione della ram. Integrano una tonnellata di funzioni tra cui un completo rtx radio in bande da 300 a 928 MHz, un driver lcd a 96 segmenti con controllo del contrasto, termometro, rtc, nonchè moltiplicatore hardware a 32bit, coprocessore per crittografia AES a 128 bit, nonchè tutte le solite feauture come ingressi ad, uart, comparatori, 44 pin i/o e 32 Kb di memoria programma.

L'ez430-chronos è appunto il kit di sviluppo per questo processore, viene fornito con una chiavetta usb programmatore/debugger/simulatore e una chiavetta con un rtx radio, la grande novità sta nel fatto che la scheda di sviluppo è un vero e proprio orologio sportivo water resist 30 metri completo e pronto all'uso, dotato di un sensore altimetro e barometrico, accelerometro a 3 assi, termometro, sensore voltaggio batteria, display rettroilluminato, ricezione di diversi sensori per il battito cardiaco, pedometri, sensori di velocità per bici, nonchè possibilità di controllo diretto del pc come fosse un telecomando, invio dei dati dell'accelerometro, possibilità di programmazione e aggiornamento del software direttamente via radio. Ovviamente anche il software sul pc è già pronto e funzionante, e il tutto è completamente open sia software che hardware.

Tutto il pacchetto, compreso di orologio già programmato con il software sportivo, chiavetta usb  programmatore /debugger, chiavetta rtx radio, cd con software, viti di ricambio, cacciavite philips, è venduto a circa 45 euro comprese spedizioni direttamente dallo store della TI!

Io l'ho preso da digikey assieme ad altre cose per arrivare a 65 euro per non pagare le spedizioni, credendo di spendere meno che dallo store della TI, invece poi mi sono trovato assurdamente e inaspettatamente circa 15 euro di dogana.

Qualche foto del pacchetto appena ricevuto:

 

 

  Come detto il tutto è già pronto all'uso, l'orologio arriva già programmato con il software sportivo ma è anche disponibile un software alternativo che lo trasforma in un datalogger per tutte le grandezze misurabili, altro ottimo valore aggiunto.   

L'ho ricevuto da pochissimo così finora ho solo dato uno sguardo ai listati scritti in C compatibile con gcc, ma non ci ho messo mano. Ho però testato il software originale lato orologio e pc e mi è sembrato molto comodo e funzionale anche nella navigazione dei menù, al contrario di come mi era sembrato dai datasheet.

Il ricevitore radio bluerobin, un sistema di comunicazione per sensori a bassissimo consumo, testato usando il simulatore di fascia cardiografo e pedometro del centro di controllo su pc (disponibile nativamente anche per linux!), si è rilevato avere una portata davvero sorprendente considerando il consumo ridottissimo, i dati vengono ricevuti a circa 1 decina di metri ma con ben due muri di mezzo di cui uno in pietra spesso quasi un metro! Per intenderci dalla stessa posizione ricevo con molta fatica il segnale del router wifi utilizzando l'eeepc, ovviamente consumando tantissima energia in più e utilizzando antenne parecchio più grandi, mica male davvero!

 La trasmissione dati sembra funzionare bene ma la portata è di circa la metà del ricevitore ovvio, considerando il consumo (e le antenne ridottissime, la lettura a distanza dei dati dell'accelerometro con tanto di grafico sul pc funziona come dovrebbe, anche il PPT che in pratica serve per usare l'orologio come telecomando del pc funziona molto bene e perfino con linux da la possibilità di comandare qualsiasi cosa impostando la corrispondenza tra i tasti del Chronos e tasti o combinazioni di tasti della tastiera del pc, anche questo non male davvero!!

Tutto il resto funziona molto bene, l'altimetro mi è sembrato molto preciso, riesce a rilevare variazioni anche di un solo metro, ma è una limitazione del software visto che il sensore barometrico vti dovrebbe garantire risoluzioni addirittura di soli 10 cm. Anche il termometro mi sembra preciso e con risoluzione al decimo di grado.

 

Le mancanze che sento di primo acchitto considerando le funzioni di un orologio sportivo, sono l'assenza della lettura diretta della pressione barometrica, il sensore viene utilizzato solo come altimetro ma in compenso l'algoritmo tiene conto per il calcolo anche della temperatura. Come prima cosa ci aggiungerei quindi la lettura diretta che sarebbe molto utile visto che abbiamo il sensore, dato il ridottissimo consumo in modalità low power del scp1000-d01 (3.5 uA) si potrebbe eseguire una lettura ogni 10 minuti e tenerle in memoria per avere un allarme temporale come sui ben più costosi Suunto e Casio e per vedere il trend meterologico, non sarebbe mica male. La temperatura ora viene letta dal sensore interno al microcontrollore, è quindi ovvio che la lettura anche se può essere calibrata manualmente con l'orologio al polso viene molto influenzata dalla temperatura corporea e questo sballa sia la lettura stessa che il calcolo dell'altitudine, per cui altra piccola modifica sarebbe quella di leggere la temperatura dal sensore di pressione che offre anche questa possibilità, essendo montato molto più esternamente e più in alto del processore e a contatto diretto con l'aria esterna la lettura migliorerebbe parecchio essendo più attendibile e con molta minore inerzia. 

Qui il datasheet dell'accelerometro CMA3000-D01, non mi spiego perchè il manuale d'uso dell'orologio indichi un consumo in modalità accelerometro di ben 166uA (10 uA in modalità orologio, temperatura, 18uA in modalità altimetro), quando il datasheet dice che in modalità basso consumo assorbe solamente 7uA (contro 70 in modalità alta frequenza) con frequenza di aggiornamento di 10Hz che a me paiono più che sufficienti. Probabilmente utilizzano appunto la modalità più veloce (400Hz, esagerati!!), credo sarebbe molto meglio cambiare anche questo il prima possibile per salvare al massimo la batteria. In questo modo si potrebbe aggiungere, come hanno anche già fatto, la possibilità di accendere il display solo quando si ruota il polso per guardare l'ora, lasciando l'accelerometro sempre acceso ma avendo comunque circa 2 anni di autonomia della batteria con una piccola cr2032 da circa 200mA, non sarebbe davvero male.

Per ora non sento altre mancanze, farei al massimo, comprensione del sistema di sviluppo permettendo, qualche modifica minore all'interfaccia come aggiunta di altri pulsanti per la modalità ppt, 2-3 secondi di accensione della rettroilluminazione invece di quella momentanea originale, cambierei la modalità di settaggio manuale della taratura dell'altitudine perchè così come è ora tenendo premuto dopo qualche istante passa prima a 10 poi 100 metri ogni aggiornamento e diventa molto scomodo se si devono fare solo piccole correzioni.

 

Come detto il software è scritto in C, l'organizzazione è molto modulare ogni funzione ha il suo include e la sua porzione separata, questo almeno nel mio caso che non sono certo il programmatore più bravo del mondo genera confusione, ma è sicuramente molto più comodo una volta compresa la struttura del software. Non ho ancora provato il sistema di sviluppo, spero sia abbastanza semplice da usare.

L'ultimo aggiornamento del software è datato Febbraio 2011, considerando che il sistema è stato rilasciato dal oltre un anno pare che abbiano intenzione di continuare a supportarlo ancora per diverso tempo, ottimo. Qui trovate il software per Windows o LInux, all'interno è presente sia il centro di controllo, la documentazione compresi gli schemi e i gerber dei pcb, e anche i codici sorgente sia della versione software sportivo che datalogger. Per ora l'unica cosa che non sono riuscito a trovare sono i file originali dei progetti del pcb, essendo stati realizzati con Eagle credo che abbiano rilasciato anche loro, sarebbe molto utile averli.

 

Ultima cosa, l'ez430-chronos è disponibile in 3 frequenze, 433, 866 e 915 MHz, io ho scelto la versione 866 perchè stando al datasheet la portata della radio è molto migliore della versione 433, e perchè nella versione 866 MHz si trovano in commercio le fasce cardio e i pedometri.

 

 

Per ora è tutto, aggiornamenti appena disponibili. Intanto se qualcuno di voi ne ha o ne dovesse prendere uno, sarebbe interessante scambiarsi informazioni e magari mettere su un gruppo di lavoro per hackerare il dispositivo.

 

Per finire vi lascio il link al wiki ufficiale con tutta la documentazione e i software aggiornati disponibili, e una raccolta di diversi progetti:

http://processors.wiki.ti.com/index.php/EZ430-Chronos

Ciao a tutti.