Cypress正是這其中的一員。作為半導(dǎo)體行業(yè)的領(lǐng)先企業(yè)，目前Cypress正致力于發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)、可穿戴設(shè)備及智慧家庭方面的技術(shù)。

　　你需要讀懂的MCU 3P挑戰(zhàn)

　　伴隨可穿戴設(shè)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(dāng)下MCU面臨著三大挑戰(zhàn)，我們可以稱之為3P——Power、Package、Performance。

　　1、Power(功耗)。對(duì)于可穿戴設(shè)備來(lái)說(shuō)，電池容量受到設(shè)備尺寸限制，通常在200mAH 以下，因此為了讓設(shè)備擁有更長(zhǎng)的續(xù)航時(shí)間，對(duì)芯片功耗提出更大要求。從目前客戶的要求來(lái)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(chǎn)品Band為例，10個(gè)傳感器內(nèi)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(chǎn)品的定位，一般中高端諸如手表或者健康類產(chǎn)品主芯片需要主頻200MHz以上的CPU。為了降低功耗，可能會(huì)使用MCU作為sensor hub，主頻在16MHz-80MHz。低端的可穿戴產(chǎn)品一個(gè)主頻80MHz左右的MCU可以完成勝任主處理功能。

　　綜上來(lái)看，MCU產(chǎn)品需要對(duì)功耗、封裝和性能三方面進(jìn)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(chǎng)合的需求。

　　決戰(zhàn)可穿戴，MCU低功耗先行

　　功耗問(wèn)題總是讓工程師們非常頭疼，若能把這個(gè)難題解決好，產(chǎn)品的價(jià)值才進(jìn)一步取得突破，因此在設(shè)計(jì)中，應(yīng)如何跨過(guò)這道障礙呢?

　　從MCU的供電電壓、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)時(shí)鐘和低功耗模式等幾方面來(lái)降低MCU的低功耗是比較全面的。筆者簡(jiǎn)要列出了幾點(diǎn)降低功耗的設(shè)計(jì)方法：

　　● 選擇簡(jiǎn)單的CPU內(nèi)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(jī)系統(tǒng)，單片機(jī)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(jī)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(yuǎn)遠(yuǎn)小于正常運(yùn)行下的功耗;選擇合適的時(shí)鐘方案，時(shí)鐘的選擇對(duì)于系統(tǒng)的功耗相當(dāng)敏感，系統(tǒng)總線頻率應(yīng)當(dāng)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(dòng)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(wú)線標(biāo)準(zhǔn)

　　縱觀整個(gè)市場(chǎng)，2013年銷售了12億個(gè)Bluetooth Smart Ready產(chǎn)品，其中包括iPad、iPhone、MacBook、Galaxy、Nexus以及Thinkpad?？梢哉f(shuō)，BLE是專門為低功耗且基于傳感器的產(chǎn)品而設(shè)計(jì)的。

　　王冬剛表示，可穿戴設(shè)備要求極低功耗，且作為手機(jī)、平板等終端設(shè)備的延伸，需要實(shí)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(shí)現(xiàn)了100m內(nèi)的低功耗小數(shù)據(jù)量無(wú)線傳輸。

　　談及現(xiàn)階段無(wú)線技術(shù)所面臨的主要挑戰(zhàn)，王冬剛也指出了三點(diǎn)：其一，設(shè)計(jì)基于傳感器的無(wú)線無(wú)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。設(shè)計(jì)基于傳感器的無(wú)線系統(tǒng)時(shí)，工程師需要使用多個(gè)IC供應(yīng)商提供的設(shè)計(jì)工具，無(wú)線規(guī)范要求復(fù)雜的固件開(kāi)發(fā)，比如BLE協(xié)議棧、射頻電路板的設(shè)計(jì)等等。其二，設(shè)計(jì)使用多個(gè)IC的系統(tǒng)，會(huì)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(shí)現(xiàn)。無(wú)線系統(tǒng)通常使用小容量電池運(yùn)行，為了優(yōu)化系統(tǒng)電源，需要謹(jǐn)慎使用低功耗模式。

　　Cypress PSoC BLE簡(jiǎn)化了BLE協(xié)議棧和配置文件的配置，通過(guò)集成Balun以簡(jiǎn)化射頻電路板設(shè)計(jì)，并集成了可編程AFE和數(shù)字邏輯以及CapSense、ARM Cortex-M0 CPU和BLE射頻，有效幫助解決上述難題。