可穿戴设备开发跟不上?用SoC试试看!
为了解决这些问题,多家厂商推出了基于片上系统(SoC)架构的设备。这些设备不仅内置一个控制器,而且还包含可用于实现大多数基本AFE和数字功能的模拟和数字系统。其中一款控制器就是基于赛普拉斯可编程片上系统(PSoC)架构的PSoC 4 BLE。该款SoC专为可穿戴市场而设计,包含一个8-MHz ARM®Cortex®M0 CPU、众多可配置模拟和数字资源和一个内置的蓝牙智能子系统(参见图5)。
图5:PSoC 4 BLE在一个封装中内置了处理器、存储器件、连接器件、电源管理器件以及模拟和数字资源
32 位 | 32 bit |
Cpu和内存 | CPU & memory |
读取加速计 | Read accelerator |
SRAM控制器 | SRAM controller |
ROM控制器 | ROM controller |
系统互连(单层AHB) | System interconnected (Single layer AHB) |
系统资源 | System resources |
电源 | Power |
睡眠控制 | Sleep control |
时钟 | Clock |
时钟控制 | Clock control |
复位 | Reset |
复位控制 | Reset control |
测试 | Test |
DFT逻辑 | DFT Logic |
DFT模拟 | DFT analog |
活动/睡眠 | Active/sleep |
深度睡眠 | Deep sleep |
休眠 | Hibernate |
外设 | Peripherals |
外设互连(MMIO) | Peripheral interconnect (MMIO) |
可编程模拟 | Programmable analog |
可编程数字 | Programmable digital |
高速I/O矩阵 | High speed I/O matrix |
IO子系统 | IO subsystem |
端口接口与数字系统互连(DSI) | Port interface & Digital system interface (DSI) |
蓝牙低能耗子系统 | Bluetooth low energy subsystem |
Ble基带外设 | Ble baseband peripheral |
IO:天线,电源,石英振荡器 | IO: Antenna/power/crystal |
在模拟前端,该器件配有4个未配置的运算放大器、2个低功耗比较器、1个高速SAR ADC和一个面向用户接口应用的专用电容式感应模块。在数字方面,它配有2个可用于实现I2C/UART/SPI协议的串行通信模块(SCB)、4个16位硬件定时器计数器PWM(TCPWM)和4个可用于在硬件中实现数字逻辑(如同FPGA)的通用数字模块(UDB)。
为了展示SoC架构的优势,让我们看一看图4所示的心率监测器使用PSoC 4 BLE后发生了哪些变化(参见图6)。在这个版本中,SoC使用其内部资源实现了所有功能。在该控制器以外,只需要几个无源组件和一个用于驱动LED、隶属于射频匹配网络的晶体管。这种集成架构消减了BOM成本和PCB尺寸,同时还能让设计人员控制AFE的功耗。
图6:手环心率检测器的SoC架构消减了设计的尺寸、BOM成本和复杂程度。
充电PWM | Charging PWM |
显示时钟 | Display clock |
显示 | Display |
射频匹配网络 | RF matching network |
充电器时钟 | Charger clock |
段式LCD | Segment LCD |
除了这些优势之外,使用SoC架构还有助于缩短产品的上市时间,原因如下:
随时可用的固件IP可为系统开发提供支持。
由于各个模块属于同一个芯片,它们能够相互配合,而且不会产生时延。开发人员无需担忧如何对接它们、检查它们的逻辑电平或解决互操作问题。所有这些问题都已在器件内部得到解决。
可配置的环境可灵活地整合最后一分钟的设计变更。
在某些设计中,一个Cortex-M0内核可能不足以满足处理能力要求。在这种情况下,可以使用一个Cortex-M3内核(如PSoC 5LP)来处理系统相关功能, 使用一个蓝牙智能SoC(如PSoC 4 BLE)来控制蓝牙通信以及AFE和数字逻辑。
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