從技術層談起Cypress的可穿戴戰(zhàn)略 - 全文

　　似乎，可穿戴將取代智能手機掀起下一科技狂潮已然成為業(yè)界最為矚目的事情之一。盡管當下的市場尚未起量，仍舊無法阻擋廠商積極入局展開部署的決心，從核心的電源技術、傳感器、MCU及無線，到終端產品形態(tài)設計，均呈現(xiàn)積極發(fā)展的態(tài)勢，進一步刺激了對高性能芯片的更大需求。

　　Cypress正是這其中的一員。作為半導體行業(yè)的領先企業(yè)，目前Cypress正致力于發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)、可穿戴設備及智慧家庭方面的技術。鑒此，電子發(fā)燒友網(wǎng)特邀請Cypress PSoC市場經理王冬剛先生，一同聚焦于可穿戴技術，解讀Cypress的可穿戴戰(zhàn)略。

Cypress PSoC市場經理王冬剛

　　你需要讀懂的MCU 3P挑戰(zhàn)

　　伴隨可穿戴設備功能的日漸豐富，高精度以及低功耗是必須跨越的一道門檻。王冬剛表示，當下MCU面臨著三大挑戰(zhàn)，我們可以稱之為3P——Power、Package、Perf ormance。

　　1、Power（功耗）。對于可穿戴設備來說，電池容量受到設備尺寸限制，通常在200mAH 以下，因此為了讓設備擁有更長的續(xù)航時間，對芯片功耗提出更大要求。從目前客戶的要求來看，平均電流需要20uA以下。

　　2、Package （封裝） 。如前文所述，受限于尺寸要求，芯片封裝希望越小越好。以微軟最新推出的可穿戴產品Band為例，10個傳感器內置于18.5mm 的區(qū)域里面，以客戶需求而言，芯片封裝要小于5x5mm，且集成度越高越好。

　　3、Performance（性能）。性能取決于可穿戴產品的定位，一般中高端諸如手表或者健康類產品主芯片需要主頻200MHz以上的CPU。為了降低功耗，可能會使用MCU作為sensor hub，主頻在16MHz-80MHz。低端的可穿戴產品一個主頻80MHz左右的MCU可以完成勝任主處理功能。

　　綜上來看，MCU產品需要對功耗、封裝和性能三方面進行優(yōu)化，即平均功耗要小于10uA，封裝5x5mm以下，甚至2x2mm或更小，而性能在16MHz-80Mhz以滿足不同場合的需求。

　　決戰(zhàn)可穿戴，MCU低功耗先行

　　功耗問題總是讓工程師們非常頭疼，若能把這個難題解決好，產品的價值才進一步取得突破，因此在設計中，應如何跨過這道障礙呢？

　　從MCU的供電電壓、內部結構、系統(tǒng)時鐘和低功耗模式等幾方面來降低MCU的低功耗是比較全面的。筆者簡要列出了幾點降低功耗的設計方法：

　　● 選擇簡單的CPU內核，切忌一味追求性能，以“夠用就好”為原則；

　　● 選擇低電壓供電的單片機系統(tǒng)，單片機系統(tǒng)的供電電壓低，可以有效的降低其系統(tǒng)功耗；

　　● 選擇帶有低功耗模式的單片機系統(tǒng)，低功耗模式指的是系統(tǒng)的Idle、Stop和Suspend等模式。

　　處于這些模式下的功耗將遠遠小于正常運行下的功耗；選擇合適的時鐘方案，時鐘的選擇對于系統(tǒng)的功耗相當敏感，系統(tǒng)總線頻率應當盡量低，從何可降低系統(tǒng)功耗。

　　Cypress PSoC 4系列可編程片上系統(tǒng)是基于ARM Cortex-M0 的CPU，包含了可編程模擬和可編程數(shù)字資源，共有5種功耗模式，包括動態(tài)、睡眠、深度睡眠、休眠及停止，最低的休眠功耗可低至20nA。

　　BLE是物聯(lián)網(wǎng)的低功耗無線標準

　　縱觀整個市場，2013年銷售了12億個Bluetooth Smart Ready產品，其中包括iPad、iPhone、MacBook、Galaxy、Nexus以及Thinkpad?？梢哉f，BLE是專門為低功耗且基于傳感器的產品而設計的。

　　王冬剛表示，可穿戴設備要求極低功耗，且作為手機、平板等終端設備的延伸，需要實現(xiàn)短距離小數(shù)據(jù)量傳輸，BLE協(xié)議顯然非常適合，它實現(xiàn)了100m內的低功耗小數(shù)據(jù)量無線傳輸。

　　談及現(xiàn)階段無線技術所面臨的主要挑戰(zhàn)，王冬剛也指出了三點：其一，設計基于傳感器的無線無聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。設計基于傳感器的無線系統(tǒng)時，工程師需要使用多個IC供應商提供的設計工具，無線規(guī)范要求復雜的固件開發(fā)，比如BLE協(xié)議棧、射頻電路板的設計等等。其二，設計使用多個IC的系統(tǒng)，會增加其BOM成本?；趥鞲衅鞯南到y(tǒng)要求使用傳感器AFE、數(shù)字控制邏輯、BLE射頻以及MCU。其三，低功耗系統(tǒng)難以實現(xiàn)。無線系統(tǒng)通常使用小容量電池運行，為了優(yōu)化系統(tǒng)電源，需要謹慎使用低功耗模式。

從技術層談起Cypress的可穿戴戰(zhàn)略