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智能穿戴设备之MCU是如何进行规划设计滴?

2020-05-30 10:14 来源:互联网 编辑:Emma

我们已经习惯生活在智能化设备的大环境下,不仅仅能提高我们的生活质量,还能在节省更多时间更有效的解放劳动力。如果你是一个追逐新潮的时尚人士,智能手环应该不止一两个吧。这个新兴产业,更依赖于技术,而技术都是通过各个电子元器件互相协助完成我们视觉的效果。今天我们就聊聊智能穿戴设备之MCU是如何进行规划设计滴?

可穿戴技术预计将包括电子产品,纺织品,生物,生物化学品和可再生能源在以前从来没有见过的方式。它提供了不可估量的创新在市场上的机会,很可能会处于不稳定状态,几十年来,因为它增强和融合了现代生活的其他方面。我们已经采取的旅程,可能永远改变现代生活的第一个试探性步骤。关键属性不起眼的FOB手表出现在16世纪和基本保持不变,直到第一次世界大战,当时它被转移到手腕主要是为了方便。这可以被认为是“可穿戴技术”有史以来第一次的例子,它已经持续了整个世纪,从根本上,为保持时间的方法。

当然,自推出集成电子手表的功能发生了变化巨大,所以它是合乎逻辑的,这将是目标的一些可穿戴设备的第一个现代的例子。市场分析员IHS与电子媒体这类装置的定义为被磨损延长的时间周期,与用户体验被显著增强,结果,虽然具有先进的电路,无线连接和独立处理能力。它进一步定义了类别可穿戴技术作为是:健身与健康;医疗保健和医疗;工业;军事;和信息娱乐系统。主要是,这五大类包括各种形式的采集,处理和显示数据,其中重申,需要对本地处理能力。当然,在一个更技术层面上,也可以在各种级别的活动将尺寸和功率的佩戴长时间旨在任何设备的其他关键属性;在这两种情况下,越小越好。这些要求是集成设备制造商已经观察了很多年,摩尔定律的进一步推动和发展制造和封装技术。现在的挑战是,以先进的半导体技术与新兴的“智能”面料,传感器和能源解决方案相结合。可穿戴技术的各个方面将依靠最优化的点解决方案的组合;幸运的是,已经有一些在卷可微控制器,有效地瞄准这一令人兴奋的新部门。

领先的解决方案继推出了Cortex-M0 +内核的ARM所用铅的合作伙伴飞思卡尔半导体,许多IDM厂商都采用了核心的超低功耗的产品供应。在Cortex-M0 +提供的功能和低功耗运行的组合,完美匹配的一些应用程序,而当在最新的节省空间的封装交付它代表着可穿戴技术有能力的解决方案。该的Kinetis KL02飞思卡尔半导体,例如,在一个20引脚WLCSP(晶圆级芯片尺寸封装)选项测量小于2毫米,每边和小于0.6毫米高可用。除了是最小的ARM供电MCU批量上市,该KL02具有9个低功耗模式,每个设备都有一个唯一的80位识别码。独特的功能,帮助区分基于一个共同的处理器核心设备,如在Cortex-M0 +;说明这一点上,LPC81XM家人从恩智浦半导体公司有引脚中断/模式匹配引擎(图1),使本上定义的I / O使用预定义的布尔表达式产生一个中断评估水平。这可能是在其中处理器需要花费长时间处于深睡眠模式,以节省电池电量的应用是有用的。

智能穿戴设备之MCU是如何进行规划设计滴?

恩智浦LPC81系列图1图:恩智浦的LPC81系列采用模式匹配引擎,以减少CPU活动。零壁虎家族Silicon Labs的集成与周边反射系统类似但更复杂的功能;外设能够与彼此通信,而核心保持在低功率休眠模式。

壁虎器件还采用了开发,使设备控制多达十六个模拟传感器而无需CPU干预(图2)低能量传感器接口(LESENSE)技术。它工作在900 nA的深度睡眠模式,可以连接到电容,电感和电阻传感器。这可能是在对健康监测或家庭护理,其中,传感器将被用于监控在很长一段时间的物理条件开发的可佩戴的技术特别相关。

智能穿戴设备之MCU是如何进行规划设计滴?

从Silicon Labs的图2中的壁虎设备LESENSE界面的图片:从Silicon Labs公司的壁虎设备LESENSE接口使外设与模拟外设交互,而无需使用CPU。作为一个新兴市场,单词“典型”不能然而,适用于任何可穿戴的技术,因为它是主要打算成为活性只有当穿戴时,这将是合理预期的任何设备花费显著量的时间不活动。然而,正如任何用户会明白,当需要一个设备,它总是需要“立即”,所以花费的时间充电耗尽的电池是不欢迎。出于这个原因,超低功耗模式将是至关重要的,以确保设备随时准备去,而在Cortex-M0 +内核的设计是低功耗,它往往是下跌的IDM厂商使用它来实现整体低功耗的策略。

为此,该STM32L0系列意法半导体提供了待机模式,当实时时钟被关闭,消耗只是0.27μA(如果RTC持续工作,电源上升到0.65μA在1.8 V)。该设备仅需60微秒从待机模式唤醒,虽然只在待机寄存器中的数据将被保留。虽然只提供了两个低功耗模式中,Cortex-M0 +的ATSAMD20家人从Atmel还实现了智能外设的方法,以减少核心活动。该事件系统可以让外设直接发送和接收信号(事件),可以依据执行不惊醒的核心。它工作在异步和同步模式和事件系统提供了包括多达59事件'发电机'十四事件“用户”(图3)八个可配置的通道。

智能穿戴设备之MCU是如何进行规划设计滴?

Atmel的事件系统技术图3的图像:Atmel的事件系统技术允许ATSAMD20保持低功耗运行。能量收集要全面解决可穿戴技术的内容之一,目前尚未是提供(诚然小)能源设备将需要。电池仍是主要的解决方案,但它们是比较大的,所以它必然成为必要的或希望与动力源的可持续小型设备。在这里,能量采集的概念迅速抬头。可穿戴技术正在发展迅速,分析师预测有巨大的创新潜力快速增长。因此,它很可能会改变我们的生活永远的方式。

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