Private Pairing

Durch die Kombination aus NFC-Technik (Near-Field Communication) und Bluetooth lässt sich nun ein noch sicheres Pairing und nicht zuletzt eine sichere Datenverbindung realisieren.

Dies mag auf den ersten Blick kompliziert erscheinen – ist in der Praxis jedoch ganz einfach und intuitiv. Zuerst wird das Healthcare-Gerät in der unmittelbaren Nähe des NFC-fähigen Smartphones oder Tablets platziert. Energie vom mobilen Gerät „weckt“ das Bluetooth-Gerät auf, das seine Anmeldeinformationen sicher über NFC überträgt.

Erkennt das Healthcare-Gerät, dass das Smartphone anwesend ist, akzeptiert es eine Pairing-Anfrage und tauscht einen Schlüssel (Passkey) sicher über NFC aus. Diese sichere Übertragung über NFC verhindert, dass der Passkey abgefangen wird. NFC funktioniert nur in einer nahen Umgebung von bis zu 10 cm. Die Kopplung wird dann abgeschlossen und die Geräte können über die Bluetooth-Antenne eine sichere Bluetooth-Verbindung eröffnen.

Abgesehen von der hohen Sicherheit spart dieser Ansatz auch Strom. Der NFC-Stromverbrauch ist vernachlässigbar klein und Bluetooth wird nur aktiviert, sobald die NFC-Verbindung eine Bluetooth Verbindung anfordert.

Neuerungen bei Bluetooth-ICs

Toshiba kündigte zwei neue ICs an, die Bluetooth Low-Energy der Version 4.2 unterstützen. Der TC35678 und der TC35679 erzielen einen branchenweit führenden niedrigen Stromverbrauch und eignen sich ideal für den Einsatz in Gesundheitsprodukten mit Batterieversorgung.

Ein hocheffizienter DC/DC-Wandler und stromsparender Schaltkreis verringern den Stromverbrauch um fast 46 Prozent im Vergleich zu früheren Produkten. Bei einer 3-V-Versorgung weisen die ICs einen Spitzenstromverbrauch von 3,3 mA aus, sowohl im Sende- als auch im Empfangsmodus. Im Deep-Sleep-Modus sinkt dieser auf 50 nA. Dies ist (derzeit) der niedrigste Spitzenstromverbrauch am Markt, sodass Geräte bis zu vier Jahre und länger mit einer einzigen CR2032-Knopfzelle betrieben werden können, je nach programmiertem Bluetooth-Betriebsmodus.

Bluetooth-ICs

Das umfassende SDK unterstützt Bluetooth Low Energy und NFC. Toshiba Electronics Europe

Der TC35678 enthält 256 KByte Flash-ROM zum Speichern von Anwenderprogrammen und Daten und benötigt keine externe Host-MCU. Die Speicherkapazität für Anwenderprogramme wurde nun auf 83 KByte erhöht, was ausreichende Möglichkeiten für Anwendungsprogramme bereitstellt. Das integrierte Flash-ROM erübrigt externes EEPROM und gegebenenfalls auch einen externen Mikrocontroller, und trägt so zu geringeren Kosten und weniger Platzbedarf bei, da sich die Zahl der externen Bauteile verringert. Im Vergleich dazu weist der TC35679 kein integriertes Flash-ROM auf und kann somit einen noch niedrigeren Stromverbrauch erzielen. Der TC35679 lässt sich mit fast jeder externen Host-MCU über eine serielle Schnittstelle kombinieren, sodass Entwickler die MCU entsprechend der erforderlichen Rechenleistung auswählen und abstimmen können, oder schon vorhandene Anwendungssoftware von früheren Systemlösungen wiederverwenden können.

Eine weitere attraktive Funktion dieser Bausteine ist das integrierte HF-Anpassungsnetzwerk. Durch den Wegfall einer Anpassungsschaltung werden insgesamt sechs LC-Elemente auf der externen Platine eingespart (im Vergleich zur Toshiba-Bluetooth-LSI-Vorgängergeneration). Dies verringert den erforderlichen Platzbedarf auf der Leiterplatte um rund 20 Prozent, genauso wie die Kosten für die Stückliste – zwei wesentliche Vorteile bei der Entwicklung moderner Healthcare-Geräte.

Neben führenden ICs bietet Toshiba auch ein komplettes Angebot an Hardware- und Software-Entwicklungswerkzeugen an. Bezüglich der Hardware stehen Host-Mode-Starterkits sowie ein eigenständiges Entwicklungskit mit USB- und SWD-Schnittstellen zur Verfügung.

Das Software-Entwicklungskit (SDK) bietet zahlreiche praktische Vorteile. Es ermöglicht die direkte Nutzung vorhandener Bluetooth-Low-Energy-Profile und die einfache Integration neuer Bluetooth-Low-Energy-Profile, die mit dem Bluetooth SIG Developer Studio erstellt werden können. Die Softwareschnittstelle (API) für SPP-classic, Bluetooth LE GATT und mehrere Standard-BLE-Profile sind bereits enthalten, und sorgen für einen minimalen Implementierungsaufwand und beschleunigen somit die Markteinführung. Um die Programmierung weiter zu vereinfachen, bietet Toshiba eine AT-Befehlssoftware-Schnittstelle für gehostete Systeme an (Systeme mit externem Mikrocontroller).

Das SDK enthält auch NFC-Treiber, um OoB-Pairing (Out-of-Band) über NFC zu unterstützen. Auch Mesh-Netzwerk-Protokolle werden unterstützt, sobald der BT-SIG-Standard veröffentlicht ist. Software-Entwickler können das SDK auch für kommende Bluetooth-ICs von Toshiba einsetzen.

Zusammenfassung

Der Gesundheits-/Healthcare-Markt ist ein schnell wachsender Markt mit ständig neuen Geräten und neuen Funktionen. Bluetooth, vor allem Bluetooth Low Energy, spielt eine zentrale Rolle bei der Anbindung dieser Geräte an das Internet über Smartphones und Tablets, was bequem für die Nutzer als auch für medizinische Dienstleister ist.

Die Herausforderungen für Entwickler sind hoch. Sie beziehen sich auf den Stromverbrauch, das sichere Pairing und die sichere Datenübertragung, kleine Baugrößen und geringere Kosten. Eine neue Generation von BLE-ICs von Toshiba hilft Entwicklern, diese Herausforderungen zu meistern. Die zugehörigen Entwicklungstools ermöglichen es allen Entwicklern, darunter auch jenen mit wenig Bluetooth-Erfahrung, führende Produkte schnell und zuverlässig auf den Markt zu bringen.

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