Universelle Bluetooth-Smart-Module für moderne Wireless-Anwendungen

So universell und einfach anzuwenden wie ein Schweizer Offiziersmesser ermöglicht das kleine Funkmodul eine schnelle und unkomplizierte Umsetzung individueller Wireless-Anwendungen. Texas Instruments

Ein Schweizer Offiziersmesser steckt trotz seiner Kompaktheit voll von innovativen Werkzeugen für unterschiedlichste Aufgaben. Das Multitool ist damit auch eine Inspiration für alle möglichen Arten von Innovationen, Gadgets und nunmehr auch Entwicklungs-Kits. Es ist universell, einfach anzuwenden und für jeden Anwender geeignet.

Auch im Bereich der Wireless-Kommunikation ist eine kompakte Datenübertragungs- und Steuerungslösung in Form eines Sensor-Tag-Moduls denkbar, welches mehr Applikationsmöglichkeiten bietet, als sich Entwickler vorstellen können. Basierend auf einem kostengünstigen und einfach anzuwendenden Konzept für sämtliche Aspekte des drahtlosen Internet of Things (IoT) müsste es doch der unbestrittene Spitzenreiter unter den Wireless-Entwicklungs-Kits sein.

Folgende Beispiele gehen auf zwei Märkte für drahtlose Kommunikation ein, auf denen sich der universelle und vielseitige Simple-Link-Sensor-Tag von TI einsetzen lässt.

Fernbedienung per Bluetooth Smart

Musste der Benutzer zu Zeiten der ersten Infrarotlicht-Fernbedienungen zum Umschalten genau auf das Fernsehgerät zielen, kamen die optisch leistungsfähigeren Übertragungsstrecken Ende der 1980er Jahre bereits mit dem von Gegenständen reflektierten Infrarotlicht aus. Dennoch war zur drahtlosen Informationsübertragung immer eine direkte oder indirekte Sichtverbindung erforderlich.

Bei modernen Fernsehgeräten und Set-Top-Boxen (STB) ist eine Sichtverbindung zwischen Fernbedienung und Gerät nicht mehr erforderlich. Die Kommunikation per Funk funktioniert beispielsweise auch durch geschlossene Schranktüren hindurch oder durch die Wände aus einem anderen Zimmer heraus.

Für die Funkübertragung bieten sich verschiedene Protokolle an, die für Fernbedienungen, Fernsehgeräte und Set-Top-Boxen einen stromsparenden Betrieb ermöglichen. Ein standardisiertes Protokoll ist jedoch unerlässlich. Während Zigbee-RF4CE auf dem STB-Markt dominiert, hat es Bluetooth Classic bei den Fernsehgeräten zu großer Beliebtheit gebracht. Inzwischen ist Bluetooth Smart (auch bekannt als Bluetooth Low Energy, BLE) dabei, den TV-Markt mit großen Schritten zu übernehmen, denn es ist kostengünstiger und verbraucht weniger Strom als das klassische Bluetooth. Auch in den Markt der Set-Top-Boxen, wo ein Bluetooth-Smart-4.0-Host ohnehin vorhanden ist, dringt BLE vor. Vorteilhaft ist, dass die meisten modernen Fernsehgeräte bereits eine Bluetooth-Smart-Ready-Lösung enthalten, sodass jede BLE-Fernbedienung (und übrigens auch jedes moderne Smartphone) zum Umschalten auf ein anderes Programm verwendet werden kann.

Funktfernbedienungen übertragen komplexere Steuerungsdaten schnellere und präziser als Infrarotlichtsysteme - auch durch Zimmerwände hindurch. Texas Instruments

Allerdings ist das Wechseln des Fernsehprogramms heutzutage nicht mehr die einzige gängige Interaktion, denn Fernsehgeräte und STBs sind mit Apps, Spielen und Funktionen vollgestopft, die auf schnellere und präzisere Eingangsdaten angewiesen sind. Einige Anbieter verkaufen schon Fernbedienungen mit Air-Mouse-Funktionalität und Sprachübertragung. Mit Bluetooth Smart gestaltet sich die Implementierung mit standardisierten Profilen (beispielsweise eine Human Interface Device – HID – per GATT) als trivial, und mithilfe eines geeigneten Entwicklungs-Kits mit integriertem 9-Achsen-Bewegungs-Tracking und Digitalmikrofon ist bereits eine fertige Prototypenlösung verfügbar. Für 29 US-Dollar ist ein komplettes Entwicklungs-Kit zum Evaluieren der vorgesehenen Anwendung erhältlich.

Die Zukunft der interaktiven Kommunikation beruht auf intelligenten, innovativen Lösungen. Gesten- und Sprachbefehle erschließen neue, interaktive Möglichkeiten für den Umgang mit Informations- und Unterhaltungsprodukten.

Drahtlose Automotive-Applikationen

Übrigens gibt es auch in einem Auto viele Punkt-zu-Punkt-Kommunikationsverbindungen. Spiegelverstellung, Sitzheizung und Reifendrucküberwachung oder Funkschlüssel zum Entriegeln und Starten des Fahrzeugs sind nur einige der vielen Beispiele, die sich per drahtlose Kommunikation über Bluetooth Smart steuern ließen.

Ein auf Bluetooth Smart basierender Funkschlüssel würde sich bei Annährung ans Fahrzeug anmelden und dann entsprechend den übertragenen Informationen von diesem erkannt werden. Anschließend könnte das Auto eine verschlüsselte und authentifizierte Verbindung zum Verifizieren des Schlüssels anfordern. Wenn dies erfolgt ist, also etwa 30 ms später, wird das Fahrzeug die Türen entriegeln. Neben diesem Ablauf sind auch andere Szenarien denkbar, wie sich der Schlüssel zunächst am Auto anmeldet. Dies kann konventionell per Knopfdruck erfolgen oder etwas innovativer per Sprachbefehl oder Bewegungsgeste. In Frage kämen beispielsweise konstante Bewegung wie bei Fahrzeugannährung,  eine seitliche Wischgeste oder doppeltes Klopfen auf das Bein. Hier kommt es sehr auf die Ergonomie an, mit einer kleinen, aber signifikanten und ganz besonderen Bewegung. Der Fantasie sind hier keine Grenzen gesetzt.

Universelles Wireless-Modul inklusive Sensorik

Das neue Funkmodul Simple-Link-Sensor-Tag von TI enthält sämtliche nötigen Funktionen zur Implementierung der gerade skizzierten Szenarien. Diverse eingebaute Sensoren  (Objekt- und Umgebungstemperatur, Luftdruck und -feuchte, Magnetfeldstärke und -richtung, Lichtstärke, Bewegung, Lage) und ein digitales Mikrofon bilden nur den Auftakt für neue Möglichkeiten zur Umsetzung intelligenter Applikationen. Steckbare Entwicklungsmodule (Devpacks) erweitern die kleine Funkeinheit um zusätzliche Sensoren und Aktuatoren oder interaktiver Komponenten und erlauben einen unkomplizierten Prototypenaufbau für eine komplette Wireless-Lösung. Im Verbund mit einem umfangreichen Software-Entwicklungskit und allen notwendigen Tools geht das Rapid Prototyping nicht nur schnell, sondern macht auch Spaß.

Das neue Sensor-Tag enthält den extrem stromsparenden Wireless-Mikrocontroller Simple-Link-CC2650 (ARM-Cortex-M3-Kern) mit einer per Software konfigurierbaren 2,4-GHz-Funkeinheit und kommt über Jahre hinweg mit der Energie einer Knopfzelle aus. Das Modul unterstützt neben Bluetooth Smart auch Zigbee, 6LowPAN, RF4CE sowie nahezu jedes proprietäre 2,4-GHz-Protokoll und ermöglicht die einfache Umsetzung von eigenen IoT-Applikationen mit Cloud-Anbindung.

Innerhalb von drei Minuten haben Sie per BLE eine Cloud-Verbindung hergestellt und Ihre Sensordaten online verfügbar. Ohne Programmierkenntnisse ist das Modul in Verbindung mit einer von TI angebotenen iOS- oder Android-App sofort einsatzbereit. Die ebenfalls integrierte I-Beacon-Technologie ermöglicht es dem Mobilgerät Anwendungen zu starten und Inhalte auf Grundlage der Sensor-Tag-Daten und des physikalischen Standorts individuell anzupassen.

Unter www.ti.com/sensortag bietet Texas Instruments weitere Produktinformationen sowie Downloads für Software und Referenz-Designs an.

(jwa)