アトメルジャパン合同会社 ｜ SUCCESS STORIES 集合写真（左より） 株式会社村田製作所 センサ事業部 センサ商品部 開発 5 課 マネージャー 石川 弘樹 氏 アトメルジャパン合同会社 東日本グループ ビジネスデベロップメント部 グループマネージャー代理 堂園 雄羽 氏 株式会社村田製作所 センサ事業部 センサ商品部 企画 2 課 市村 崇 氏 株式会社リョーサン 技術本部 システム技術部 プロジェクトマネージャー 吉田 洋介 氏 株式会社リョーサン 技術本部 システム技術部 山下 功人 氏 アトメルジャパン合同会社 フィールドマーケティングマネージャー 小林 素康 氏 株式会社リョーサン ジャイロニクスカンパニー ジャイロニクス専売本部 ATMELグループ 三矢 栄峰 氏 アトメルのウェアラブル・ソリューション第 一 弾 村田製作所のセンサ群 × Atmel SAM Gシリーズ 電子部品の大手である株式会社村田製作所（以下、村田製作所）のセンサ事業部は、慣性、磁気、距離測定、圧力、気圧など多くのセンサを ラインアップしている。センサ単独での販売に加え、マイコンと組み合わせたモジュール販売も行っている。CEATEC ® Japan 2014（以下、 CEATEC）に向けたリストバンド型のウェアラブル端末にアトメルのSAM G53が採用された。ここでは、村田製作所のセンサ事業の特長、アト メルのSAM Gシリーズの特長などを聞いた。 ンですが、もともとはウェアラブルやセンサハブ を目的に開発されたものです。特長は、低消費 図1：精密な気圧センサや脈拍センサなどを搭載したウェアラブル端末型デモ機。 創意工夫によって低消費電力を実現しています」 （小林氏）。 ンは、2 種 類 あります。1つ はランナーなど始 めから脈拍数を知ろうとしている人、もう1つ 電力、小型パッケージ、加えてトータルコストを また、DSPとFPUを 搭 載 することで、 積 和 は気が付いたら計測されているという人でしょ 低減できるため、すでに大手のモバイル端末で 演算や乗算、高精度演算を効率的に実行でき う。どちらかというとこれからは後者の方が増 も実績があります」 （アトメル 小林氏）。 る。コード効 率 が 上 がると、 その 分 消 費 電 力 えていくと予想しています」 （石川氏）。例えば マイコンは、高性能になると消費電力が大き を 低く抑 えられ る。 さらに、 アトメル 独 自 の 企業の取り組みとして、社員全員にウェアラブ くなる傾向にあるため、村田製作所が希望する CPUを 介さず に ペリフェラル 間 通 信を 可 能と ル端末を配り、さまざまなヘルスデータを収集 「センサハブ機能を持った低消費電力で小型の するSleepWalking™と 呼 ぶ 機 能 を 備 える。 することで、働き過ぎによる過労死などを未然 マイコン」は、調べた範囲内でニーズに合致し SleepWalkingは、CPUを深い眠りにつかせ、 に防ぐことも可能になる。いまは老人向けのケ たものは見つけられなかったという。そのよう 事前に認められたイベントが発生したときにの アが中心になっているが、今後は働き盛りの人 ななかリリースされたのがSAM Gシリーズだっ み起動する。CPUは、特定の条件が あるかど も見ていくことになるだろうという。 た。村田製作所より、今回の仕様を満たすマイ うかをチェックする必要はない。インタフェース コンはないのかとの問い合わせを受けたリョー としては、12ビットADC や DMA、16ビットの サン 山下氏は「アトメルさんに村田製作所様の オーディオインタフェース（I2S）などを備えて Cortex-M4に加え ご要望を伝え、メンバーでさまざまデバイスを おり、I2Cマスターの帯域は現在 400kbps だ FPUを搭載した32ビットマイコン が、今後はメガ単位にまで上げていく予定だと 高性能かつ小型・省電力 センサ製 品を扱う会 社 は 多く存 在するが、 各 センサハブの中核に 検 討した 結 果、リリースされ た ば かりのSAM 幅広いセンサラインアップ 社とも製 品 の 特 色 や 得 意 分 野が 異なるケース アトメルのSAM G53を採用 G53がベストな選択だと判断し、提案させてい いう。 が多いという。 ただきました」という。 今 回 のデモ機に 高 性 能なマイコンが 必 要な SAM G53は、Cortex-M4に 加えFPUを搭 村 田 製 作 所 が、ウェアラブ ル 市 場 の なかで パッケージは、G51が2.84mm角のWLCSP、 理由として、石川氏は「気圧や温度などのセン 載した32ビットマイコンであるSAM Gシリー リストバンドやメガ ネ、ネックレスや ペンダ も 特 に 力 を 入 れ てい る の が ヘ ル ス ケア 分 野 図1は、CEATECに 出 品 し た 端 末 型 デ モ G 5 3 が 3. 0 7mm 角、G 5 5 は 2. 8 4mm 角 と サはシンプルでデータをはき出すだけです。そ ズ の ひ と つ だ。 「2014 年 に G51とG53を リ ント、指輪など人が身につけるウェアラブルデ だ。 「い わ ゆるスマ ートバンドと呼 ば れるコン 機 だ。 気 圧 センサや 脈 拍 センサなどを搭 載し 3.07mm 角の両方を用意している。パッケー れに対して脈拍センサは、あるアルゴリズムで リースし、2015年にはG55をラインアップ に バイスが 普 及 の 兆しを見 せてきた。 電 子 部 品 シューマ向けのデバイスです。B to B のビジネ ている。 「気 圧 センサは 極 めて精 密となってお ジサイズが異なっても、ピン位置は同じになって 脈拍数を計算しています。小数点の演算も必要 加 え まし た。G51とG53は 48MHz、G55が 大 手 の 村 田 製 作 所は、ウェアラブ ル 市 場に 対 スも見据えており、たとえば未病検知、老人な り、 腕 の 上 下 の 高さも検 知できます。 村 田 製 おり、ピン互換は維持される。 「これらは最先端 なため32ビット程度の CPU パワーが必要にな 120MHzの最大動作周波数で動作させること し、 いち早くさまざまなソリューションを提 供 どの 見 守り、 従 業 員 の ヘ ルスケアの 市 場が 今 作 所 は センサしか 持っておらず、 センサ ハブ のプロセスを採用することで実現しました」 （小 ります」という。脈拍の計測は、一般に血中の ができます」 （小林氏）。 「SAM Gシリーズは、す している。 「村 田 製 作 所 は、 積 層 セラミックコ 後確実に伸びていくと見ており、そういった分 機能を加えるとなるとマイコンが 必要となりま 林 氏）とい う。 消 費 電 力 は、 最 低100µA ／ ヘモグロビンが光を吸収する性質を利用してい べてピンコンパチブルおよびコードコンパチブ ンデンサや 通 信モジュール などの 各 種 部 品 が 野にもフォーカスしていくつもりです」( 市村氏 ) す。 そこでアトメル のSAM G53を採 用しまし MHzでの動作に加え、3µ秒での立ち上がりと る。 光センサが 手 首 の 血 管に 光を照 射し、 血 ルとなっています。お客様の製品ごとの要求仕 メインですが、 センサ 事 業 部として慣 性、 磁 という。 「いままでの 村 田 製 作 所は、 家 電 や自 た（図2）」(市 村 氏)。SAM G53は、ARM® の 7µAでのスリープを実現した。 「速く起きて、速 管の容積変化を見て脈拍数を計測している。し 様に沿って、容易に適切なデバイスをスケーラ 気、 距 離 測 定、 圧 力、 気 圧など多くの 製 品を 動車などのメーカー向けのソリューションを提 Cortex®-M4を搭載した32ビットマイコンであ く処理して、速く眠ることで、トータルで低消費 かし、人の動きや手首の動きといった体の動き ブルに選択することができます」 （アトメル 堂園 ラインアップしています」 （村田製作所 石川氏）。 供していました。健康状態を見る分野では、将 る。 「アトメルは、SMART（Smart ARM-based 電力を実現していきます。加えて、SRAMには の方が、計測する光電脈波より大きくなること 氏）。SAM Gシリーズには、大きなSRAMを搭 「村 田 製 作 所 の センサ の 強 み は、 精 度と性 能 来医者や医院、それを管理する行政、保険会 Microcontrollers）というブランドのARMマイ パワーバンキングという機能を搭載しており、使 が 多い。リストバンドによる脈拍測定はノイズ 載した製品もあり、 「センサハブとしてプロセッ が 高く小 型で省 電 力、 か つ 幅 広 いラインアッ 社などへ広がって、さまざまな人たちが絡んで コンをラインアップしています。このデバイスは、 用するエリアだけにパワーを入れるようにプログ との戦いとなるため、高性能なマイコンが必要 サやSoCなどに 接 続する際、 センサや 音 声 な プを持っている点です」 （村田製作所 市村氏）。 くるようになると予測しています」 （石川氏）。 Cortex-M4を搭載した汎用組込み向けマイコ ラムできます。16Kバイトのキャッシュ搭載など、 となる。 「リストバンドでの脈拍計測の利用シー どのデ ータを ある程 度SRAMに 貯 めてからプ 2015.8 30 Volume.11 APS MAGAZINE Volume.11 2015.8 APS MAGAZINE 31 アトメルジャパン合同会社 ｜ SUCCESS STORIES 能 化、 小 型 化、 低 消 費 電 力 化 などが ポイント センサ になっており、 「脈拍ひとつとっても、ストレス や不整脈、血圧などさまざまなことが分かりま 脈波センサ す。医療機器との棲み分けもありますが、幅広 ディスプレイ くヘルスケア市場を狙っていきます」( 市村氏 )。 サーミスタ コネクティビティ SAM G53 さらに、石川氏は「今回のデモ機は、CEATEC Atmel SMART One Stop Shop for IoT Based on SAM L21/SAM G/SAM E70/S70 「Atmel Tech on Tour」 h ttp: / / go.aps-we b.jp/ 1 1 -atm e l QRコードアプリで関連デモ動画を再生できます。 の た めに 作ったものですが、 海 外での 展 示 会 気圧センサ Bluetooth Technical NOTE やプロモーションにも使っています。脈拍セン 9軸センサ サのデモ機にもアトメルの採用を予定していま SAM L21 SAM G55 SAM E70/S70 3軸 ジャイロセンサ す。 今 後 は、このデモ機 の 機 能 に 別 の バイタ World's Lowest Power Redefining Power and Performance World's Highest Performance ルサインを加える予定で、マイコンのスペック Cortex-M0+ Based MCUs Cortex-M4 Based MCUs Cortex-M7 Based MCUs 超低消費電力とアプリケーション/ワイヤレスス 高い 処理性能と、低消費電力、メモリサイズ、 300MHz/1500CoreMarkをマークし、 高 性 タックに対応できるメモリ容量を兼ね備え、IoT および小型パッケージが要求されるアプリケー 能で、リアルタイム処理を必要とするアプリケー edge nodesに最適です。 ションに最適です。 ションに最適です。 いる。SAM G55はG51やG53と比 較すると、 3軸 加速度センサ 3軸 地磁気センサ を上げる必要性が あり、開発資産の流用も含 めて考えるとアトメルは運命共同体のような存 在です」という。 図2：CEATECで展示されたウェアラブル端末型デモ機のブロック図。 尚、 次 の デ モ 機 に はSAM G55を 検 討して ■超低消費電力 : ■高性能： ■高性能 : ロセッサなどに送るという使い方に対応してい から満足のいくアドバイスやサポートがあった SRAMは 最 大 176KB、Flashメ モ リ は 最 大 - 35uA/MHz (アクティブモード) - Cortex-M4 FPU,16KB Cache - DSP, 単精度/倍精度FPU ます」 （小 林 氏）。G55では176Kバイトという ので助かりました」 （石川氏）という。アトメル 512Kでパワーバンキングも対応し、120MHz - 200nA (スリープモード) ■低消費電力： - 大容量 2MB Flash / 384KB SRAM 大 き なSRAMを 搭 載 し、G51は 64K バ イト、 の マイコンに は サンプ ルプ ログラムが 豊 富 に の最大周波数に加えUSBのホスト／デバイスも - Sleepwalking/Event System - picoPower - Cache 16KB+16KB with ECC G53は96Kバイトとなっている。 用意されているが、SAM Gシリーズは新製品 搭載している。また、49ピンおよび64ピンの - 185スコア EEMBC ULPBench - SleepWalking - TCM: 256KBはユーザーコンフィギュアラブル 開発環境は、一般的なサードパーティのツー ということもあり十分ではなかった部分もあっ パッケージを提供する。これらのスペックを持ち ■柔軟性： ■高速ウェイクアップ：3µs ■高機能 : ル に 加 え、 アトメル 独 自 の「Atmel Studio た。サンプルプログラムはアトメルのエンジニ ながらも小型で低消費電力を実現できる。 - シリアル通信モジュール(SERCOM) ■PDM & I2S - HS USB Host/Device with PHY 6」が使える。 「Atmel Studio 6」はもともと ア、開発ツールのサポートはリョーサンが行う いままで村 田 製 作 所 は、 センサ単 体 売りが - FS USB Host/Device ■超小型パッケージ : - CMOS Camera Interface アトメルのオリジナルの AVRマイコンのみに向 ことで、スムーズな開 発 支 援ができたという。 ほとんどであり、 今 回、 マイコンも組 み 合 わ - Configurable Custom Logic (CCL) - 49 WLCSP 2.84 x 2.84 mm - Dual 12-bit ADC, 2Msps/サンプルホー け た 統 合 開 発 環 境 だった が、 現 在では ARM 「Atmel Studio 6」の使い方については、ア せたソリューションとしてのラインアップは初め - タッチコントローラ (QTouch) (Flash 512KB / SRAM 176KB) ルド付 Cortex-Mシリー ズ の コアを 搭 載した す べ て トメル主催のテクノロジオンツアーという評価 て開 発した。 「これ からは センサを使って何 が - オペアンプ ■ターゲットアプリケーション : - SDRAMコントローラ の 製 品 に も 対 応 し て い る。 「Atmel Studio 用ボードを用いた無料のハンズオンセミナーに できるのかが 問われる時代になってきました。 - AES - センサハブ - QSPI, eMMC 6」は、AVRマイコンを 対 象 に 開 発さ れ た 過 村田製作所のエンジニアも参加した。 「気圧や センサのラインアップも多いので、それ単体売 ■ターゲットアプリケーション : - ウェアラブル ■セキュリティ : 去 のソースコード資 産 を そのまま活 用できる 温度などのソフトウェア開発にはそれほど時間 りに加えアトメルのマイコンと組み合わせたセ - バッテリ駆動デバイス - その他汎用アプリケーション AES/SHA/TRNG ことに 加え、1,000 種 類 以 上 の サンプ ルソー はかかりませんでした。しかし、脈拍はぎりぎ ンサハブのモジュール売りなども増えていくで ス コ ードを 集 め た「ASF (Atmel Software りまでアルゴリズムを開発し、最も良いアルゴ しょう」 （石 川 氏）という。 「お 客 様 の 窓 口とし Framework)」や、タッチパネル 機 能を実 装 リズムをソフトウェア化しました」 （石川氏）。 て、 現 時 点では 村 田 製 作 所 様と弊 社でそれぞ する「QTouch ® Composer」などが 統 合さ れのお客様に対してセンサやマイコンを紹介す れている。最新の「Atmel Studio 6.2」では、 るという形になりますが、今後はさまざまなビ Atmel-ICEプローブを新 規 にサポ ートしてお 今後もウェアラブルと り、デ ータトレース情 報 取 得 などAtmel が 提 センサハブ市場にフォーカス ジネス形 態 の 話が 出てくると思います」 （堂 園 氏）。 供するマイコン向けの先進的なプログラミング 最後に小林氏は「今後もウェアラブルとセン およびデバッグ接続を提供する。さらに、改良 サハブ市場にフォーカスしていきます。ローエン された RTOS 統合や最適化されコードデバッグ 今後の展開として、堂園氏は「センサパート ドの製品に向けてCortex-M0+、ミッドレンジ 機 能などの 高 度なデ バッグ 機 能 が 追 加されて ナーとして、ウェアラブル機器市場へのソリュー ではCortex-M4、ハイエンドではCortex-M7 いる。 ションの訴求を継続していきます」という。ウェ をベースとし、互換性の高い製品ラインアップ 今回のデモ機は、昨年の CEATECに向けた アラブ ル 機 器では、センサの 高 精 度 化 や 高 性 の充実を図っていきます」と締めた。 ・Graphics ・LCD User interface ・Bluetooth ・BLE ・PTC ・Zigbee ・Motion Sensors ・Low Power Processing ・Biometric Sensors ・Sensor and Voice ・Voice Partnerships から開 発してい た もの だ。 日 程 的 に 実 質 1～ ・Wi-Fi ・maXTouch ・Environmental Sensors コンセプトシステムということで2014 年 の 夏 Wireless Sensors Processing Accelerators ・Security 2ヶ月しかなかったので、ハードウェアとソフト ウェアの開発は並行して行っていたという。 「初 村田製作所は、センサ情報から必要なデータを抽出する技術だけでな めてアトメルのマイコンを採用し、かつ新製品 く、ヘルスケア分野への具体的なイメージができている。これは、無形 ということでいくつかハードルがありましたが、 の強みかもしれない。これに応え続けるSAM Gシリーズは、さらなる スペック的にも十 分で、アトメル やリョーサン 小型化、省電力、高性能を追求して欲しい。 2015.8 32 Volume.11 APS MAGAZINE Atmel SMART SoC Solution for Wearable 東京事務所：東京都品川区大崎1-6-4 新大崎勧業ビル16階 03-6417-0300（代） 大阪事務所：大阪府大阪市西区江戸堀1-18-35 肥後橋IPビル6階 06-6445-0020（代） E-mail : [email protected] アトメルジャパン合同会社 http://www.atmel.com/ja/jp/ Volume.11 2015.8 APS MAGAZINE 33
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