先日、私は新しいガーミンForerunner 945スマートウォッチを披露した。 他のスマートウォッチに搭載されているほぼすべての機能を備えているので、友人たちは感心していた。 彼らは、私が最後まで我慢していた、充電で10日以上持つという1つの特徴に圧倒された。 彼らの時計はせいぜい3日だ。
Garmin Forerunner 945は、この小さなスペースに考えうる限りの機能を詰め込んでいる。
機能リストはかなり充実している。 正直なところ、私が使っているのはほんの一握りだ。 でも、使っているものは本当に楽しい。 私にとって重要な2つのアプリケーションは、どちらもGPSの使用を必要とするが、さすがガーミンだけあって完璧に動作する。 1つ目は、走りを追跡する機能だ。 GPSは私がどこにいて、どこに行ったかを正確に把握し、ルートをきれいに地図化することができる。 ランニングに関連するフィットネス関連の統計情報をすべて教えてくれる。
私が活用している2つ目のアプリケーションは、ゴルフプレー時の距離計とスコアカードだ。 私のような試合では、得られるアドバンテージは何でも取る。 また、1ヤード以内のホールまでの距離を知ることは、かなり役に立つ。 また、すべてのスコアを記録してくれるので、正直でいられる。
バッテリー寿命の最大化
Forerunner945が競合機種と決定的に異なるのは、バッテリーの持続時間です。その最大の理由は、卓越した技術もさることながら、Ambiq® Apollo2超低消費電力システム・オン・チップの採用です。2.5mm×2.5mmのApollo2は第2世代の部品で、動作周波数は10μA/MHzと、34μA/MHzだった前世代よりはるかに優れている。現在、Apollo3 Blueという新しいデバイスが利用可能で、このデバイスは電力仕様をさらに下げ、6μA/MHzに抑え、オンチップSRAMの量を増やしている。Blue」という名称は、超低消費電力のBluetooth®Low Energy 5コネクティビティ用の専用セカンドコアに関連しています。
Apollo2 SoCの心臓部には、Ambiqが特許を有するサブスレッショルド電力最適化技術（SPOT®）と、浮動小数点演算ユニットを備えたArm®Cortex®-M4プロセッサが搭載されています。 このデバイスは、最大1Mバイトのフラッシュ・メモリと256kバイトのRAMを内蔵し、アプリケーション・コードとアルゴリズム用のスペースを確保しながら、無線とセンサーのオーバーヘッドを収容する。
Xiaomi Mi Watch Colorも同じプロセッサーで設計されていると聞いているが、（まだ）分解する機会がないので確認できない。 また、2週間の駆動時間を誇っているが、これはAmbiqプロセッサーの存在と関係があるのだろう。 だが、それは別の記事に譲る。
Ambiqプロセッサーを搭載したMatrix PowerWatchは、太陽電池を内蔵している。 したがって、充電の必要はない。 かなりクールだね。 先日のCESショーでこれを覗いた。
スペースが限られているため、ガーミンの設計者はデバイスを本当に詰め込んだ。 最初の図はボードの表側、2つ目の図はバッテリーを剥がした裏側である。 Ambiqデバイスは裏側、図の左上にある。
Garmin Forerunner 945に搭載されているプロセッサーを正確に知るには？ 図を見てわかるように、私は時計を分解した。 そうするのは心苦しいが、この時計が1回の充電でこれほど長く動くのは、その中身を見なければならなかった。 Forerunner 945は、米国とカナダに分かれたガーミンのチームによって、そのほとんどが社内で設計されている。
この時計が水中で使えることに感動した。 スペックでは50mまで使用可能としている。 それは彼らの言葉を信じよう。 また、表面にはコーニング社のゴリラガラスDXが採用されている。 ベゼルは繊維強化ポリマー製。 バラバラにするのが難しかった理由がわかるよ。 万力、ハンマー、鋭利なドライバーが（残念ながら）選ばれた道具だった。
ほとんどが現地加工
Apollo2 SoCが時計のセンサー処理を行い、そのデータをローカルで処理する。 データを時計内に保持できる（クラウドで処理する必要がない）ことは、多くのメリットをもたらす。 最大の利点は、データをほぼリアルタイムで処理して表示できることだ。 また、常に "コネクテッド "モードでバッテリーを消費する必要もない。
データをローカルに保持することで、データが第三者に流出する必要がないため、ユーザーのセキュリティ上の懸念が緩和される。 ユーザーは、ランニング、ゴルフ、その他の運動をすることができ、終了するとすぐにフィットネス計算が表示される。 一般的に、時計がクラウドにベンチャーバックするのは、データを長期的に保持するために、携帯電話、タブレット、PCなどの他のデバイスと同期するときだけだ。
ボード上には、STマイクロエレクトロニクスが提供する2つ目のプロセッサーも搭載されている。 そのデバイスはディスプレイを駆動し、より上位のオペレーティング・システム、つまりディスプレイに関連する上位のアプリケーションを実行する。 図1からわかるように、ディスプレイには十分な情報が表示され、5つのボタンで操作できる。 様々なアプリケーションを切り替えたり、バックライトを制御したりするのに役立つ。 太陽光の下でも視認可能な半透過型メモリー・イン・ピクセル（MIP）液晶は、240×240ピクセルの表示が可能。
内部電圧レギュレーターを採用する部品ではよくあることだが、ガーミンのエンジニアが念頭に置かなければならなかった設計上の注意点の1つは、コンデンサーとインダクターをできるだけプロセッサーの近くに、非常に短いトレースで配置したいということだ。
十分なメモリー
その他のコンポーネントには、高度測定用の圧力センサー、心拍数モニター、GPSなどがある。 Winbond 128-Mbit SDRAMは、消費電力を最小限に抑えるためにいくつかのユニークな機能を提供しています。 例えば、パーシャルアレイセルフリフレッシュ（PASR）や自動温度補償セルフリフレッシュ（ATCSR）のような特殊機能をサポートしている。
基板裏面には、キオクシア・アメリカ（旧東芝メモリ・アメリカ）製の128GビットNANDフラッシュメモリが搭載されている。 こうしてこの時計は1000曲を保存することができるのだ。 メモリー・デバイスは完全同期モードで動作し、1.8V電源で動作する。 もちろん、各種無線（Wi-Fi®、Bluetooth、ANT+、GPS）用のアンテナもある。
Ambiqの技術スタッフによれば、ガーミンの設計者は宿題をきちんとこなし、Apollo2プロセッサーの可能性を最大限に引き出したという。 両社は設計プロセスを通じて緊密に協力し合い、設計の重要な部分では週単位で連絡を取り合っていたという。 なお、Ambiqは、顧客やその製品についてコメントすることは許可されていないと私に明言した。 しかし、同社はこの記事のためにいくつかのハイレベルな情報を提供してくれた。
Ambiqは、ハードウェア抽象化レイヤーと周辺機器の低レベルインターフェースドライバーを含むSDKをGarminのエンジニアに提供しました。 Apollo2は標準的なArm Cortex-M4をベースにしているため、ほとんどのエンジニアにとって馴染み深いものだ。 Ambiqは、標準的なコンパイラ、J-Linkインターフェースなどの開発インターフェースやツールを使用しています。
Forerunner945で消費される電力の大部分は、一般的に長時間点灯しないバックライトと、ランニング、ウォーキング、サイクリング、ゴルフ（ゴルフをワークアウトと考える人もいる）などのワークアウト中に長時間点灯する可能性のあるGPSの2つの領域から来ている。 このデバイスの半透過反射型ディスプレイは、明るい照明の下で使用する場合、バックライトを必要としないので、その分電力を節約できる。 心臓モニタリングに使用されるLEDは通常常時点灯しているが、これはユーザーが設定可能。
最後に、3.8V、255mAhのバッテリーがプリント基板の裏側に接着されている。 デザイナーは、バッテリーをうまく収め、部品の上に直接配置することで、時計に熱問題を起こさないようにした。
要するに、これほど多くの機能を備えた時計を、使用可能な容積の中で設計するのは、最高に厄介だということだ。 各コンポーネントのポテンシャルを最大限に引き出すことは必須であり、ガーミンのデザイナーは明らかにそのタスクをこなしていた。
著者について
リチャード・ナスはオープンシステムズ・メディアの取締役副社長。 彼の主な職務は、ウェブサイト、電子ニュースレター、印刷物やデジタル雑誌、その他様々なデジタルや印刷物を含む、OpenSystems Mediaの組み込みとIoT製品ポートフォリオのすべての側面の方向性を設定することです。 同社のオンライン教育ポータル「エンベデッド・ユニバーシティ」の開発にも尽力した。 以前はUBMの受賞歴のあるデザイン・ニュースのブランド・ディレクターを務めていた。 それ以前は、UBMキヤノンの医療機器グループのコンテンツチームを率い、米国、欧州、アジアにおけるすべてのカスタムプロパティとイベントを担当。 ナスはエンジニアリングOEM業界で25年以上のキャリアを持つ。 それ以前は、EE Timesのコンテンツチームを率い、エンベデッドおよびカスタムのグループと、設計エンジニアリングウェブサイトのTechOnline DesignLineネットワークを担当していました。 ナスはニュージャージー工科大学でBSEEの学位を取得している。
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出典：https://www.embedded-computing.com/home-page/smartwatch-boasts-two-weeks-on-a-charge#
先日、私は新しいガーミンForerunner 945スマートウォッチを披露した。 他のスマートウォッチに搭載されているほぼすべての機能を備えているので、友人たちは感心していた。 彼らは、私が最後まで我慢していた、充電で10日以上持つという1つの特徴に圧倒された。 彼らの時計はせいぜい3日だ。
Garmin Forerunner 945は、この小さなスペースに考えうる限りの機能を詰め込んでいる。
機能リストはかなり充実している。 正直なところ、私が使っているのはほんの一握りだ。 でも、使っているものは本当に楽しい。 私にとって重要な2つのアプリケーションは、どちらもGPSの使用を必要とするが、さすがガーミンだけあって完璧に動作する。 1つ目は、走りを追跡する機能だ。 GPSは私がどこにいて、どこに行ったかを正確に把握し、ルートをきれいに地図化することができる。 ランニングに関連するフィットネス関連の統計情報をすべて教えてくれる。
私が活用している2つ目のアプリケーションは、ゴルフプレー時の距離計とスコアカードだ。 私のような試合では、得られるアドバンテージは何でも取る。 また、1ヤード以内のホールまでの距離を知ることは、かなり役に立つ。 また、すべてのスコアを記録してくれるので、正直でいられる。
バッテリー寿命の最大化
Forerunner945が競合機種と決定的に異なるのは、バッテリー駆動時間である。その最大の理由は、卓越した技術もさることながら、Ambiq Micro Apollo2超低消費電力マイクロプロセッサの採用だ。2.5mm×2.5mmのApollo2は第2世代のもので、動作周波数は10μA/MHzと、34μA/MHzだった前世代よりはるかに優れている。現在、Apollo3 Blueという新しいデバイスが利用可能で、このデバイスは電力仕様をさらに下げ、6μA/MHzに抑え、オンチップSRAMの量を増やしている。Blue」という名称は、超低消費電力のBluetooth Low Energy 5コネクティビティ用の専用セカンドコアに関連する。
Apollo2 SoCの心臓部には、Ambiqが特許を取得したサブスレッショルド電力最適化技術（SPOT）と、浮動小数点演算ユニットを備えたArm Cortex-M4プロセッサが搭載されている。 このデバイスは、最大1Mバイトのフラッシュ・メモリと256kバイトのRAMを内蔵し、アプリケーション・コードとアルゴリズム用のスペースを確保しながら、無線とセンサーのオーバーヘッドを収容する。
Xiaomi Mi Watch Colorも同じプロセッサーで設計されていると聞いているが、（まだ）分解する機会がないので確認できない。 また、2週間の駆動時間を誇っているが、これはAmbiqプロセッサーの存在と関係があるのだろう。 だが、それは別の記事に譲る。
Ambiqプロセッサーを搭載したMatrix PowerWatchは、太陽電池を内蔵している。 したがって、充電の必要はない。 かなりクールだね。 先日のCESショーでこれを覗いた。
スペースが限られているため、ガーミンの設計者はデバイスを本当に詰め込んだ。 最初の図はボードの表側、2つ目の図はバッテリーを剥がした裏側である。 Ambiqデバイスは裏側、図の左上にある。
Garmin Forerunner 945に搭載されているプロセッサーを正確に知るには？ 図を見てわかるように、私は時計を分解した。 そうするのは心苦しいが、この時計が1回の充電でこれほど長く動くのは、その中身を見なければならなかった。 Forerunner 945は、米国とカナダに分かれたガーミンのチームによって、そのほとんどが社内で設計されている。
この時計が水中で使えることに感動した。 スペックでは50mまで使用可能としている。 それは彼らの言葉を信じよう。 また、表面にはコーニング社のゴリラガラスDXが採用されている。 ベゼルは繊維強化ポリマー製。 バラバラにするのが難しかった理由がわかるよ。 万力、ハンマー、鋭利なドライバーが（残念ながら）選ばれた道具だった。
ほとんどが現地加工
Apollo2 SoCが時計のセンサー処理を行い、そのデータをローカルで処理する。 データを時計内に保持できる（クラウドで処理する必要がない）ことは、多くのメリットをもたらす。 最大の利点は、データをほぼリアルタイムで処理して表示できることだ。 また、常に "コネクテッド "モードでバッテリーを消費する必要もない。
データをローカルに保持することで、データが第三者に流出する必要がないため、ユーザーのセキュリティ上の懸念が緩和される。 ユーザーは、ランニング、ゴルフ、その他の運動をすることができ、終了するとすぐにフィットネス計算が表示される。 一般的に、時計がクラウドにベンチャーバックするのは、データを長期的に保持するために、携帯電話、タブレット、PCなどの他のデバイスと同期するときだけだ。
ボード上には、STマイクロエレクトロニクスが提供する2つ目のプロセッサーも搭載されている。 そのデバイスはディスプレイを駆動し、より上位のオペレーティング・システム、つまりディスプレイに関連する上位のアプリケーションを実行する。 図1からわかるように、ディスプレイには十分な情報が表示され、5つのボタンで操作できる。 様々なアプリケーションを切り替えたり、バックライトを制御したりするのに役立つ。 太陽光の下でも視認可能な半透過型メモリー・イン・ピクセル（MIP）液晶は、240×240ピクセルの表示が可能。
内部電圧レギュレーターを採用する部品ではよくあることだが、ガーミンのエンジニアが念頭に置かなければならなかった設計上の注意点の1つは、コンデンサーとインダクターをできるだけプロセッサーの近くに、非常に短いトレースで配置したいということだ。
十分なメモリー
その他のコンポーネントには、高度測定用の圧力センサー、心拍数モニター、GPSなどがある。 Winbond 128-Mbit SDRAMは、消費電力を最小限に抑えるためにいくつかのユニークな機能を提供しています。 例えば、パーシャルアレイセルフリフレッシュ（PASR）や自動温度補償セルフリフレッシュ（ATCSR）のような特殊機能をサポートしている。
基板裏面には、キオクシア・アメリカ（旧東芝メモリ・アメリカ）製の128GビットNANDフラッシュメモリが搭載されている。 こうしてこの時計は1000曲を保存することができるのだ。 メモリー・デバイスは完全同期モードで動作し、1.8V電源で動作する。 もちろん、各種無線（WiFi、Bluetooth、ANT+、GPS）用のアンテナもある。
Ambiqの技術スタッフによれば、ガーミンの設計者は宿題をきちんとこなし、Apollo2プロセッサーの可能性を最大限に引き出したという。 両社は設計プロセスを通じて緊密に協力し合い、設計の重要な部分では週単位で連絡を取り合っていたという。 なお、Ambiqは、顧客やその製品についてコメントすることは許可されていないと私に明言した。 しかし、同社はこの記事のためにいくつかのハイレベルな情報を提供してくれた。
Ambiqは、ハードウェア抽象化レイヤーと周辺機器の低レベルインターフェースドライバーを含むSDKをGarminのエンジニアに提供しました。 Apollo2は標準的なArm cortex M4をベースにしているため、ほとんどのエンジニアにとって馴染み深いものだ。 Ambiqは、標準的なコンパイラ、J-Linkインターフェースなどの開発インターフェースやツールを使用しています。
Forerunner945で消費される電力の大部分は、一般的に長時間点灯しないバックライトと、ランニング、ウォーキング、サイクリング、ゴルフ（ゴルフをワークアウトと考える人もいる）などのワークアウト中に長時間点灯する可能性のあるGPSの2つの領域から来ている。 このデバイスの半透過反射型ディスプレイは、明るい照明の下で使用する場合、バックライトを必要としないので、その分電力を節約できる。 心臓モニタリングに使用されるLEDは通常常時点灯しているが、これはユーザーが設定可能。
最後に、3.8V、255mAhのバッテリーがプリント基板の裏側に接着されている。 デザイナーは、バッテリーをうまく収め、部品の上に直接配置することで、時計に熱問題を起こさないようにした。
要するに、これほど多くの機能を備えた時計を、使用可能な容積の中で設計するのは、最高に厄介だということだ。 各コンポーネントのポテンシャルを最大限に引き出すことは必須であり、ガーミンのデザイナーは明らかにそのタスクをこなしていた。
著者について
リチャード・ナスはオープンシステムズ・メディアの取締役副社長。 彼の主な職務は、ウェブサイト、電子ニュースレター、印刷物やデジタル雑誌、その他様々なデジタルや印刷物を含む、OpenSystems Mediaの組み込みとIoT製品ポートフォリオのすべての側面の方向性を設定することです。 同社のオンライン教育ポータル「エンベデッド・ユニバーシティ」の開発にも尽力した。 以前はUBMの受賞歴のあるデザイン・ニュースのブランド・ディレクターを務めていた。 それ以前は、UBMキヤノンの医療機器グループのコンテンツチームを率い、米国、欧州、アジアにおけるすべてのカスタムプロパティとイベントを担当。 ナスはエンジニアリングOEM業界で25年以上のキャリアを持つ。 それ以前は、EE Timesのコンテンツチームを率い、エンベデッドおよびカスタムのグループと、設計エンジニアリングウェブサイトのTechOnline DesignLineネットワークを担当していました。 ナスはニュージャージー工科大学でBSEEの学位を取得している。
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出典：https://www.embedded-computing.com/home-page/smartwatch-boasts-two-weeks-on-a-charge#
