很多智能感測(cè)應(yīng)用必須在只有一塊紐扣電池供電的情況下，在不間斷狀態(tài)下運(yùn)行數(shù)年。其它設(shè)計(jì)沒有電池，所以它們必須能夠在能量采集技術(shù)的有限電量下運(yùn)行，特別是可穿戴應(yīng)用對(duì)于功耗特別敏感。
SimpleLink無線平臺(tái)必須將多個(gè)處理器集成在一起，以提供一個(gè)智能感測(cè)應(yīng)用在執(zhí)行多種任務(wù)時(shí)所要求的不同等級(jí)的計(jì)算能力。通過使用手頭現(xiàn)有的合適的處理器來執(zhí)行任務(wù)，SimpleLink無線MCU能夠以盡可能低的功率運(yùn)行：
應(yīng)用處理器：SimpleLink超低功耗平臺(tái)的主處理器，必須為它提供作為獨(dú)立MCU運(yùn)行時(shí)所需要的性能，可以智能地管理一個(gè)基于傳感器的系統(tǒng)。以提供充足的處理能力來應(yīng)對(duì)應(yīng)用和進(jìn)行高級(jí)堆棧處理，并且具有極高能效。根據(jù)EEMBC的ULPBench數(shù)據(jù)顯示，CC26xx/CC13xx平臺(tái)具有同類產(chǎn)品中最佳的低功耗得分，158分。
無線電處理器：SimpleLink平臺(tái)集成一個(gè)專門用于處理系統(tǒng)中所有低級(jí)別無線電任務(wù)的Cortex-M0。這就減輕了主CPU的那些對(duì)處理時(shí)間要求嚴(yán)格的任務(wù)負(fù)擔(dān)。
傳感器控制器：快速且高效地處理傳感器監(jiān)控。被設(shè)計(jì)成能夠進(jìn)行恰到好處的處理，以滿足數(shù)據(jù)采樣和做出簡(jiǎn)單傳感器決策的要求。此外，由于它的內(nèi)存有限，并且沒有外接外設(shè)，對(duì)于定期輪詢傳感器輸出，并且決定閾值事件是否出現(xiàn)等任務(wù)，控制器能夠?qū)崿F(xiàn)極高能效，并有效避免了在非必要時(shí)喚醒主CPU，浪費(fèi)資源的情況。
通過提供無線電設(shè)備運(yùn)行和與之對(duì)接時(shí)所需的軟件，要用SimpleLink無線MCU簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)。這將無線電設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化到了一定的程度，使得開發(fā)人員可以直接使用合適的SimpleLink器件，并且在無需大量配置或調(diào)節(jié)情況下快速開始使用這款無線設(shè)備。為達(dá)到這一目的，這個(gè)無線電控制器與生產(chǎn)代碼會(huì)一同提供，并且已被優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)最高效的無線電運(yùn)行。
由于傳感器控制器需要監(jiān)控傳感器、做出決策，并且根據(jù)特定應(yīng)用來采取行動(dòng)，開發(fā)人員需要能夠配置其運(yùn)行。因此提供一款可以幫助用戶實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器控制器的配置的軟件開發(fā)工具顯得十分必要。有可能在無需寫入任何代碼的情況下配置傳感器控制器，讓其執(zhí)行常見任務(wù)，而對(duì)于那些需要定制代碼的應(yīng)用來說，可以通過一個(gè)與C語(yǔ)言相類似的腳本語(yǔ)言來實(shí)現(xiàn)。通過使用用于測(cè)試和調(diào)試功能的傳感器控制器，傳感器控制器工作室加快了開發(fā)進(jìn)程，從而實(shí)現(xiàn)了傳感器數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)可視化，以及算法驗(yàn)證。
這個(gè)傳感器控制器的另外一個(gè)主要優(yōu)勢(shì)是與主CPU集成在了一起。傳統(tǒng)情況下，使用一個(gè)二級(jí)、處理能力相對(duì)較低的MCU來執(zhí)行傳感器控制器，以減輕主應(yīng)用處理器的負(fù)擔(dān)。主要的功率優(yōu)勢(shì)源于應(yīng)用處理器能夠進(jìn)入睡眠模式，從而讓功效更高的控制器監(jiān)控和管理這些傳感器。
由于這些二級(jí)MCU是在應(yīng)用處理器的外部，開發(fā)人員必須設(shè)計(jì)和管理這些處理器之間的通信。他們還必須執(zhí)行中斷功能，查看控制器是否能夠喚醒應(yīng)用處理器。
圖2：通過集成一個(gè)傳感器控制器，將無線電設(shè)備和MCU置于同一封裝內(nèi)，硬件設(shè)計(jì)被大幅簡(jiǎn)化，并且有可能實(shí)現(xiàn)更高功效。
SimpleLink平臺(tái)(請(qǐng)見圖2)需要在不增加設(shè)計(jì)復(fù)雜度的同時(shí)提供了高功效所具有的全部?jī)?yōu)勢(shì)。由于傳感器控制器、無線電MCU，以及應(yīng)用處理器都被集成在同一塊硅片上，硬件和軟件設(shè)計(jì)被大大簡(jiǎn)化，還有可能實(shí)現(xiàn)更高功效。
當(dāng)然，開發(fā)人員能夠完全使用Cortex-M3的可編程能力來進(jìn)行應(yīng)用開發(fā)。而且為它的每一項(xiàng)無線電技術(shù)都提供了一個(gè)API，開發(fā)人員可以以最高的效率，在他們的應(yīng)用中快速執(zhí)行無線連通性。
創(chuàng)造出易于編程的無線MCU，并且避免在嘗試進(jìn)行物理層和堆棧集成時(shí)所遇到的難題是市場(chǎng)客戶需求。應(yīng)用代碼在一個(gè)很多設(shè)計(jì)人員已經(jīng)熟悉的ARM Cortex-M3標(biāo)準(zhǔn)化MCU上運(yùn)行。在無需損失可靠性或性能的前提下，RF和天線設(shè)計(jì)也已經(jīng)簡(jiǎn)化。穩(wěn)健的安全性是固有屬性，而協(xié)議堆棧也已經(jīng)為生產(chǎn)做好準(zhǔn)備。
在使用廣泛的開發(fā)工具和第三方生態(tài)系統(tǒng)時(shí)，SimpleLink平臺(tái)是使用和設(shè)計(jì)方面最為簡(jiǎn)單的平臺(tái)。開發(fā)人員可以從Code Composer Studio 集成開發(fā)環(huán)境或IAR嵌入式工作臺(tái)等全功能設(shè)計(jì)環(huán)境中進(jìn)行選擇。此外，針對(duì)平臺(tái)的綜合評(píng)估套件可以用于立即開始設(shè)計(jì)工作。
為了應(yīng)對(duì)每個(gè)應(yīng)用的不同I/O需要，多種封裝尺寸的SimpleLink無線MCU也將成為必要。采用4x4mm封裝的器件提供10個(gè)GPIO，而5x5mm封裝則具有15個(gè)GPIO。對(duì)于那些需要更高級(jí)連通性的應(yīng)用來說，7x7mm封裝能提供31個(gè)GPIO。
可在整個(gè)無線技術(shù)范圍內(nèi)擴(kuò)展的多標(biāo)準(zhǔn)MCU平臺(tái)，使得制造商能夠從一個(gè)全新維度來快速且靈活地應(yīng)對(duì)市場(chǎng)變化。而這一切都是以最優(yōu)數(shù)量的存儲(chǔ)器、GPIO個(gè)數(shù)和器件封裝的靈活選擇為基礎(chǔ)，進(jìn)而對(duì)降低功耗和成本產(chǎn)生積極影響。
另外， SimpleLink超低功耗無線MCU平臺(tái)使得開發(fā)人員能夠在設(shè)計(jì)周期的后期階段為他們的系統(tǒng)選擇無線電標(biāo)準(zhǔn)。這為制造商提供了更多的時(shí)間和巨大的靈活性來決定如何最好地滿足當(dāng)前的市場(chǎng)需求。與此同時(shí)，通過為一個(gè)應(yīng)用專用器件提供經(jīng)優(yōu)化的性能和功耗，此平臺(tái)可以幫助開發(fā)人員更加輕松地滿足很多智能感測(cè)應(yīng)用提出的嚴(yán)苛要求。
文/Karl Torvmark 德州儀器 (TI) 戰(zhàn)略市場(chǎng)營(yíng)銷，無線連通性解決方案
Jeanna Copley 德州儀器 (TI)產(chǎn)品營(yíng)銷工程師，無線連通性解決方案
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