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基于NRF51822蓝牙芯片的智能儿童定位鞋解决方案

2017-07-27
类别:便携设备
eye 657
文章创建人 拍明

应用领域:智能穿戴

方案类型:成品

主控芯片:NRF51822

方案概述

1. 采用NRF51822蓝牙芯片;GNSS(GPS+北斗+GSM);GPS、基站、WIFI三重定位,实时定位;

2. 电子围栏功能;

3. 轨迹记录功能;

4. 蓝牙防丢功能;

5. 多人监护功能;

6. 计步功能;

7. 卡路里消耗统计;

8. 食物营养摄入分析;

空中升级功能;

应用场合与方案优势:

1. GPS、基站、WIFI三重定位,实时定位;

2. 食物营养摄入分析;

3. 空中升级功能;

智能APP控制管理

基于NRF51822芯片的智能儿童定位鞋解决方案.png

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nRF51822

蓝牙低功耗和 2.4GHz 专利 SoC

nRF51822 是功能强大、高灵活性的多协议 SoC,非常适用于 Bluetooth® 低功耗和 2.4GHz 超低功耗无线应用。 nRF51822 基于配备 256kB flash + 16kB RAM 的 32 位 ARM® Cortex™ M0 CPU 而构建。 嵌入式 2.4GHz 收发器支持蓝牙低功耗及 2.4GHz 操作,其中 2.4GHz 模式与 Nordic Semiconductor 的 nRF24L 系列产品无线兼容。

nRF51822 还具备丰富的模拟和数字周边产品,可以在无需 CPU 参与的情况下通过可编程周边产品互联 (PPI) 系统进行互动。 灵活的 31 引脚 GPIO 映射方案可使 I/O(例如串行接口、PWM 和正弦解调器)根据 PCB 需求指示映射到任何设备引脚。 这可实现完全的设计灵活性及引脚位置和功能。

nRF51822 支持 S110 蓝牙低功耗协议堆栈及 2.4GHz 协议堆栈(包括 Gazell),这两种协议堆栈在 nRF518 软件开发套件中均免费提供。nRF51822 需要单独供电,如果供电范围在 1.8-3.6V 之间,用户可选择使用芯片上的线性整流器,如果供电范围在 2.1-3.6V 之间,可以选择直流 1.8V 模式和芯片上的 DCDC 变压器。DC-DC 变压器的使用可在工作期间动态控制,并使 nRF51822 工作期间的射频峰值电流低于 10 mA @ 3V 供电 (TX @ 0 dBm & RX)。

nRF51822 具有 6x6mm 48 引脚 QFN 封装和 3.5x3.8mm 64 球形晶片水平芯片级封装 (WLCSP)。

nRF51822 提供 256k 或 128kB Flash 容量的不同版本。

FEATURES

单芯片, 高灵活性, 2.4GHz 多协议设备

32 位 ARM Cortex M0 CPU 内核

256KB flash 16KB RAM

支持 S110 蓝牙低功耗协议堆栈

S110 需要 80 kB 内存空间

线程安全和运行时保护

事件驱动 API

与 nRF24L 系列无线兼容

3 种数据率 (2Mbps/1Mbps/250kbps)

+4dBm 输出功率

-92.5dBm 敏感度、蓝牙低功耗

用于最大化能源效率应用和代码简化的 PPI 系统

具备对每个周边产品进行自动能源管理的灵活能源管理系统

用于模拟和数字 I/O 的可配置 I/O 映射

APPLICATIONS

移动电话配件

PC 周边产品

消费电子 (CE) 遥控器

邻近/警报传感器

运动、健身和医疗保健传感器

智能 RF 标记

玩具和电子游戏

智能家用设备

工业和商用传感器

Ultra low power consumption

6.3mA - TX at -4dBm (3V using on-chip DC-DC)

8.0mA - TX at 0dBm (3V using on-chip DC-DC)

11.8mA – TX at +4dBm (3V using on-chip DC-DC)

9.7mA – RX (3V using on-chip DC-DC)

13mA – RX at 1Mbps (No DC-DC)

10.5mA – TX at 0dBm (No DC-DC)

0.6µA – SYSTEM-OFF, no RAM retention

1.2µA - SYSTEM-OFF, 8KB RAM retention

2.6µA - SYSTEM-ON, All peripherals in idle mode

2.4GHz Multi-protocol Radio

+4dBm to -20dBm output power in 4dBm steps

-30dBm output power in whisper mode

-96dBm RX sensitivity at 250kbs

-90dBm RX sensitivity at 1Mbps

-85dBm RX sensitivity at 2Mbps

2 Mbps, 1 Mbps and 250kbs supported data rates

Excellent co-existence performance

CPU

32-bit ARM® Cortex™ M0 32-bit CPU

Memory

256/128KB embedded flash

32KB/16KB RAM

System Peripherals

3 x 16/24-bit timers with counter mode

16 channel CPU independent Programmable Peripheral Interconnect (PPI)

Encryption -128-bit AES ECB/CCM/AAR co-processor

RNG

RTC

Temperature sensor

GPIO

Flexible GPIO pin configuration

31 GPIO

Up to 4 PWM

Digital I/O

Digital interfaces -SPI Master/Slave, 2-wire, UART

Quadrature decoder

Analog I/O

8/9/10 bit ADC - 8 configurable channels

Low power comparator

Oscillators

16MHz XO

16MHz RCOSC

32MHx XO

32kHz XO

32kHz RCOSC

Power Management

Wide supply voltage range (1.8v to 3.6V)

Flexible power management scheme

On-chip DC/DC converter

600nA @ 3V OFF mode

2.6µA @ 3V ON mode, all blocks in idle mode

1.2µA @ 3V OFF mode + 1 region RAM retention


【相关信息】智能定位鞋“步丢”:解决儿童市场的安全痛点

智能GPS运动童鞋“步丢(budiu)”。“步丢” 是国内首款儿童智能定位鞋,主打儿童智能定位,强调在不增加可穿戴负担的前提下,完成定位、保证儿童安全。

“步丢”的原理是将GPS芯片内置在鞋舌的卡槽中,以GPS+LBS的定位技术结合手机APP,通过APP实时掌握定位信息,一旦定位信息超出设定范围,APP便发出警报,同时提供手机定位与芯片定位之间的路线图。

自研GPS芯片,强调安全

“步丢”是甘志泉的第三次创业项目。在美国已经拥有快时尚品牌的甘志泉提及这次创业的原因,是源于有一次自己的孩子在上海差点走失,“那种感受,我想有孩子的家长都能会刻骨铭心”。

从那时开始,甘志泉就留意寻找国内外相关的产品。在使用了很多款智能穿戴产品后,发现市面上的产品并没有很好地解决儿童智能定位。在这个过程中,甘志泉还遇到了许多有同样需求的人,于是开始萌生做儿童智能定位鞋的念头,“防止儿童走失,是我们做这个产品的初心。”

甘志泉介绍,步丢GPS芯片最初的设计是把芯片植入到鞋子的底部,基于近千次实验及孩子成长发育期间所需要的运动量的考虑,由于鞋底必须兼顾轻薄和良好的减震性,而GPS定位信号又要保持稳定,最终决定将GPS芯片融入到鞋子外观的设计中去。

“这样设计的好处是,3到8岁的孩子每6个月鞋子至少要更换一次尺码。我们的鞋子中都设计了GPS安置卡槽,到孩子换鞋的时候用户只需要把GPS芯片取出换到新的鞋子中,而不需要丢弃之前的GPS芯片,提高了芯片的利用率,也降低了使用成本”,甘志泉说。

由此“步丢”的每个GPS芯片对应一个安全码,监护人在APP上输入安全码,就可以绑定该APP,一个安全码可以绑定多个APP。可以看到,一个孩子可以同时有多位监护人看护,如果遗失安全码,监护人也可以再次申请安全码。

APP兼具社交属性,尝试电商模式

为了更好融合鞋子的舒适性和芯片的智能性,前李宁设计总监、步丢的产品设计总监金喆介绍,这是一款“聪明”的鞋子,运用了一体织技术,将鞋身的重量控制在25g以内,赋予了孩子运动时的最大舒适度。“GPS的芯片是赋予鞋子的一个大脑,而APP的支持让步丢更为好用”。

除了智能定位,步丢APP兼具轻社交的功能。意思是,一双步丢鞋子背后,大概会有2到6名监护人使用步丢的APP,通过APP监护人不仅可以查看孩子的位置及一天的行动轨迹等,也可以多方实时沟通,而不需要跳转到其他应用上去。

步丢目前针对的是3-8岁的儿童,这意味着步丢的APP聚集了一批特定的人群,他们拥有共同关心的话题——儿童安全、健康、成长及教育等,因此步丢会逐渐植入更多亲子互动的功能,比如睡前故事,亲子活动等,拓展功能。

步丢将在9月正式对外发布,虽然甘志泉并未透露售价,但他表示为了解决儿童安全问题,不会利用产品获取高额利润。据介绍,步丢设立了安全联盟基金,所得利润会全部投入到儿童安全研发及步丢安全联盟基金中。每个购买步丢产品或者使用APP的用户都可以选择加入安全联盟中,当发现有孩子走失,用户可以求助离孩子出事点最近的盟友,来帮忙共同寻找。

对于商业模式的构建,步丢或许会借助电商的运营模式。举个例子,1万双步丢鞋子背后至少大概是4万名高粘度的步丢APP用户,淘宝每年童鞋的交易量为1.18亿,步丢只要占据1%的市场份额,也可以获得不小收益。“未来我们或许可以在儿童这个细分领域,撬动电商的一块蛋糕”。

甘志泉补充介绍,步丢在硅谷设有研发中心,已获得了九项国家专利。目前团队已获得500万美元的泰山兄弟基金会的天使投资。计划在8月5日上线众筹网,预期众筹45天。同时,步丢也在积极接洽A轮融资,估值约5000万美元。



责任编辑:Davia

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