Moins de 350 µA ! Telle est la consommation particulièrement réduite d’un design de référence de cardiofréquencemètre optique qu’a présenté sur Embedded World 2016 la société de semi-conducteurs américaine Ambiq ...Micro en partenariat avec la firme taiwanaise PixArt Imaging, un spécialiste des capteurs optiques Cmos pour interfaces homme/machine. Un tour de force d’autant plus remarquable qu’il s’agit d’une consommation en fonctionnement en continu, caractéristique qui interpellera forcément tous les fabricants de dispositifs électroniques portés sur soi qui cherchent aujourd’hui à embarquer un maximum de fonctions dans leurs produits (la mesure en continu de la fréquence cardiaque en est une), tout en maintenant la plus longue autonomie possible.
Le design présenté associe en pratique le microcontrôleur 32 bits ultrasobre Apollo à cœur ARM Cortex-M4F d’Ambiq, qui joue le rôle de processeur principal du cardiofréquencemètre, et le circuit Cmos ad hoc de PixArt, qui intègre sur une seule puce une LED et un détecteur. De fait, le capteur du Taiwanais s’appuie sur la technique de photopléthysmographie qui permet de calculer la fréquence cardiaque de façon non invasive en illuminant la peau et en mesurant en retour les variations d’intensité lumineuse dues à l’absorption par le sang battant dans l’artère.
On rappellera que le microcontrôleur Apollo implémente une technologie de fonctionnement des transistors à des tensions sous le seuil et qu’il a obtenu fin 2015 un score inédit de 377 au banc d’essai ULPBench du consortium EEMBC. Embarquant jusqu’à 512 Ko de flash et 64 Ko de RAM, le circuit se distingue par une consommation en mode actif de 34 µA/MHz, de 5 à 10 fois inférieure à celles des microcontrôleurs de performances quasi comparables, et une consommation en mode veille de 140 nA.
« Jusqu’à aujourd’hui, on ne faisait que parler de l’intérêt de disposer d’une fonction permanente de mesure de la fréquence cardiaque tout en reconnaissant qu’elle n’était pas possible à implémenter en pratique en raison de sa trop forte consommation énergétique, assure Keith Odland, directeur marketing d’Ambiq. Mais en combinant nos architectures matérielles respectives avec un logiciel particulièrement optimisé, le rêve est désormais devenu réalité. »
