<meta name="keywords" content="庄家克星时时彩,SoC,传感器" />

应用SoC设计简化可穿着装备的开发

宣布时间:2015年10月27日 11:10    宣布者:designapp
要害词: SoC , 传感器
  可穿着手艺遭到了用户的追捧,由于这些装备有助于剖析人们的寻常运动,并可经由历程一种直不雅不雅的要领交流信息,极年夜刷新我们的生涯要领,给我们带来便利。市场上有种种各样的可穿着电子装备,最著名的是智能手表、运动监测器和健身手环。这些高度便携式装备被戴在用户身上,或以其它要领附着在人身上,能够经由历程一个或多个传感器丈量和捕捉信息(参见图1)。
  


  图1:一个尺度的可穿着装备能够整适用户数据和外部数据,它与一个外部装备合营使命,剖析并向用户显示信息。
  


  这些装备一连监测用户的运动,纵然他们在睡觉时也不破例。它们运转种种严重年夜的算法,以提取居心义的信息。例如:佩带者的睡眠情形,并经由历程一种直不雅不雅的要领和无线接口向用户显示监测效果。由于这些装备供应有能够改变用户运动的主要信息,它们必须做到可靠、准确。此外,为了尽能够延伸电池续航时间,它们还应当尽能够的高效。
  可穿着装备通常内置一个或多个传感器、存储器件、毗连器件(射频控制器)、一个显示屏和一块电池(参见图2)。除具有较高的功效性、可靠性和能效以外,可穿着装备还应当小巧、轻盈和克己,并能够支持种种不合的通讯形式。
  


  图2:一个可穿着装备的框图,图中显示了MCU、传感器、闪存、电池及电源治理器件、毗连子系统和显示器
  


  市场上现有的通讯协定网罗ZigBee、Wi-Fi、经典蓝牙等尺度协定和芯片厂商制订的种种专有协定。尺度协定在设计时未将低功耗视为一个主要特点,是以,很长时间一来,年夜多数OE厂商选择在他们的低功耗产物中应用专有协定。然则,应用这些专有协定组成了许多互操作性限制,并降低了设计的无邪性。
  为了扫除这些局限性,并打造一个互操作情形,蓝牙手艺同盟(SIG)推出了一个新的蓝牙版本-蓝牙智能,它是一个旨在以最低功耗完成短程通讯的无线尺度。
  蓝牙智能的优势
  与经典蓝牙协定一样,蓝牙智能协定使命于2.4 GHz ISM频段,带宽为1 Mbps。但与经典蓝牙协定不合的是,蓝牙智能协定还供应浩荡合适低功耗可穿着应用的特点。它的数据速率较低,这异常合适那些只需交流状态信息的应用。该协定经由优化,能够以固准时间距离传送年夜批突发信息,从而让主机能够在传送信息的同时保持超低功耗形式。此外,它还能将培植数据交流毗连的时间延伸至几个毫秒。
  蓝牙智能架构的每层都为降低功耗而优化。例如,与经典蓝牙协定相比,它应用一个较年夜的物理层调制指数,后者有助于降低收发电流。链路层也为快速重连而优化,从而降低了功耗。控制器担负推行种种主要义务,例如:培植毗连和忽视重复包,是以让主机能够更长地保持低功耗形式。
  蓝牙智能协定具有一个与经典蓝牙协定类似的可靠架构,并支持自顺应跳频和32位CRC校验。此外,它还支持一种名为“广播形式“的特殊形式,该形式可让装备无需推行毗连法式模范模范也能传送信息。
  蓝牙智能协定异常合适可穿着装备,启事以下:
  该协定专为完成超低功耗而优化;
  低功耗设计有助于缩减电池尺寸,从而消增产物的资源、尺寸和重量;
  支持那些以较长时间距离交流年夜批突发信息的可穿着装备;
  便于推行,由于智能手机中内置支持蓝牙智能的主机(支持经典蓝牙和蓝牙智能协定的双模装备)。这与专有协定组成鲜明较量,后者须要厂商支付特殊起劲才干确保毗连性。
  可穿着装备的一个尺度应用形式为装备进入超低功耗或待机形式供应了多个时机(参见图3)。
  


  图3:运动监测器等可穿着装备的正常应用形式为装备进入超低功耗以致待机形式供应了多个时机。
  


  纵然在运动时代,可穿着装备也不用一连发送数据。岂论是三轴加速计丈量的运动数据,照样传感器感测的心率,数据都是周期性传送,通常是每个毗连距离传送一次。正常的法式模范模范是感测数据,转换数据,然后经由历程蓝牙智能毗连发送数据。其他时间内,系统都处在深度睡眠形式。请重视,现有的年夜多数芯片处置赏罚赏罚妄图供应多种功耗形式,可在给定的功耗形式下在电流消耗和叫醒时间之间阻拦权衡。应凭证系统的时间请求选择不合的形式。
  必须重视的是,通讯协定只是可穿着设计的一个方面。除通讯接口以外,可穿着装备还网罗传感器、一个用于处置赏罚赏罚传感器旌旗暗记的模拟前端(AFE)、一个用于过滤情形噪声的数字旌旗暗记处置赏罚赏罚器、用于存储信息的存储器件、一个用于完成多种系统相关功效的处置赏罚赏罚器、一个电池充电器等多个其它模块。设计系统时,我们须要所有这些组件完成最低功耗。
  光学心率监测
  让我们以一款可监测心率的手环为例(参见图4)。光学心率监测器的使命原理是光电容积脉搏波(PPG)手艺,它经由历程处置赏罚赏罚血容量的变换生居心率数据。该手艺应用一个LED照亮人体组织,并应用一个光电二极管丈量反射旌旗暗记,后者网罗血容质变换的信息。一个跨阻镌汰年夜器(TIA)将光电流转换为电压,该电压然后被一个模数转换器(ADC)转换为数字旌旗暗记。这个数字旌旗暗记然后在手环处置赏罚赏罚器的固件中被处置赏罚赏罚,以去除直流偏移和高频噪声,从而检测出心率;此外,还可以应用有源滤波器在模拟域中阻拦过滤。
  


  图4:手环心率监测器剖析传感器

处的血容质变换招致的光旌旗暗记的变换。一个光电二极管读取反射旌旗暗记,一个跨阻镌汰年夜器将光电流转换为电压。模拟旌旗暗记必须被转换为数字旌旗暗记,然后经由过滤,才干取得心率数据。
  


  完成数据剖析后,装备应用一条蓝牙链路将心率数据发送得手环或支持蓝牙智能协定的装备上的蓝牙智能控制器。在某些光学心率监测器中,可穿着装备应用一个伶仃的控制器处置赏罚赏罚心率数据,该控制器经由历程I2C/SPI/IART协定与主处置赏罚赏罚器通讯。
  在这些系统中,多个聚会组件的应用不只在电兼容和测试方面增添了系统的严重年夜性,而且还增添了功耗(由于缺乏对不应用时的AFE的控制)、BOM资源和PCB的尺寸。
  为明确决这些效果,多家厂商推出了基于片上系统(SoC)架构的装备。这些装备不只内置一个控制器,而且还网罗可用于完成年夜多数基本AFE和数字功效的模拟和数字系统。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专为可穿着市场而设计,网罗一个8-MHz ARM?Cortex?M0 CPU、浩荡可装备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置赏罚赏罚器、存储器件、毗连器件、电源治理器件和模拟和数字资源。
  


  在模拟前端,该器件配有4个未装备的运算镌汰年夜器、2个低功耗较量器、1个高速SAR ADC和一个面向用户接口应用的公用电容式感应模块。在数字方面,它配有2个可用于完成I2C/UART/SPI协定的串行通讯模块(SCB)、4个16位硬件准时器计数器PWM(TCPWM)和4个可用于在硬件中完成数字逻辑(似乎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所示的心率监测器应用PSoC 4 BLE后发生了哪些变换(参见图6)。在这个版本中,SoC应用其外部资源完成了所有功效。在该控制器以外,只须要几个无源组件和一个用于驱动LED、隶属于射频婚配群集的晶体管。这类集成架构消减了BOM资源和PCB尺寸,同时还能让设计职员控制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资源和庞洪水平。
  


  除这些优势以外,应用SoC架构尚有助于延伸产物的上市时间,启事以下:
  随时可用的固件IP可为系统开发供应支持。
  由于各个模块属于统一个芯片,它们能够相互合营,而且不会发生时延。开发职员无需担忧若何对接它们、检查它们的逻辑电平或处置赏罚赏罚互操作效果。所有这些效果都已在器件外部取得处置赏罚赏罚。
  可装备的情形可无邪地整合最后一分钟的设计厘革。
  在某些设计中,一个Cortex-M0内核能够缺乏以知足处置赏罚赏罚才干请求。在这类情形下,可以应用一个Cortex-M3内核(如PSoC 5LP)来处置赏罚赏罚系统相关功效, 应用一个蓝牙智能SoC(如PSoC 4 BLE)来控制蓝牙通讯和AFE和数字逻辑。
  智能手机等支持蓝牙智能协定的装备的日趋普及和蓝牙智能手艺的低功耗优势使得蓝牙智能成为可穿着产物的现实尺度。蓝牙智能可在所有协定层完成低功耗设计,而且作为一种尺度协定,它还支持互操作性。经由历程应用面向可穿着市场的SoC,嵌入式工程师可缩减装备的尺寸、功耗、BOM资源、庞洪水平和上市时间,从而能将更好的产物更快地推向市场。
                                
迎接分享本文,转载请生涯出处:http://badahub.com/thread-154717-1-1.html     【打印本页】
您须要登录后才可以揭晓议论 登录 | 急速注册

厂商推荐

相关文章

相关视频演示

关于我们  -  服务条目  -  应用指南  -  站点舆图  -  友谊链接  -  联系我们
庄家克星时时彩-时时彩qq群-时时彩平台推荐 © 版权所有   | 京公网安备110108881021702
回顶部
幸运五张-幸运五张规则-掌联幸运五张安卓版 捕鱼达人3-捕鱼达人3无限金币免费版 北京pk10-北京pk10新凤凰-凤凰pk10预测 安徽福彩网-安徽福彩快3网上购买 888棋牌游戏-盛大娱乐棋牌平台-棋牌电玩城送彩金 助赢时时彩-韩国时时彩助赢-韩国时时彩助赢计划 亿酷棋牌-象棋棋牌-棋牌游戏娱乐下载 北京pk10开奖-pk10赛车群-pk10开奖首选网上手游 qq捕鱼大亨-千炮捕鱼-qq游戏捕鱼大亨 时时彩后二-时时彩后二技巧-时时彩后二计划 开心棋牌-娱乐棋牌送救济金-四方棋牌送救济金 11选5软件-快赢11选5软件-11选5玩法 波克棋牌-现金牛牛棋牌-亲朋棋牌游戏手游 亲朋棋牌-舟山99棋牌-唐朝电玩城棋牌 天逸时时彩-时时彩开奖结果-时时彩全天计划稳赢版