PSoC 4 BLE迎接物联网和可穿戴设备低功耗无线设计挑战

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对于遍地开花的可穿戴设备和物联网(IoT)产品来说，什么样的无线技术是产品真正需要的？工程师在设计时又面临着哪 些挑战？调查显示，工程师主要面临三大设计难题：首先，设计基于传感器的无线IoT系统比较困难。当设计基于传感器的无线系统时，工程师需要使用多个IC 供应商提供的设计工具，同时，无线规范要求复杂的固件开发，射频电路板的设计也比较复杂；第二，基于传感器的系统要求使用传感器AF E、数字控制逻辑、BL E射频及MCU，且复杂的用户界面要求额外的触摸或显示屏IC，这些基于多个IC的系统会增加BOM成本；第三，无线系统通常使用纽扣电池运行，为了优化 系统电源，需要实现优化的低功耗系统。
           
          赛普拉斯半导体公司(Cypress)的单芯片低功耗蓝牙解决方案，在集成度、简化设计方面都独具优势。全新的PSoC 4 BLE可编程片上系统基于Cypress 15年历史之久的PSoC可编程嵌入式设计平台本身可编程的灵活性，加之ARM Cortex-M0的高性价比处理器架构，如今再加上低功耗蓝牙(BLE)射频，实现了高度的集成性和易用性。
           
          Cypress PSoC 4 BLE架构
          Cypress 低功耗蓝牙解决方案拥有智能蓝牙射频、一个具有超低功耗模式的高性能32位 ARM Cortex-M0内核、可编程模拟模块，以及CapSense电容式触摸感应功能等。这些技术组合在一起，可为智能蓝牙产品提供高系统价值、更长的电池 寿命、可定制化的感应能力，以及漂亮直观的用户界面。
           
          PSoC 4 BLE集成的可编程AFE包括四个运算放大器(可配置为PGA、比较器、滤波器等)、1个12位分辨率和1Msps采样率的SAR2 ADC；可编程的数字逻辑包括4个通用数字模块(UDB)、4个可配置TCPWM3模块、2个可配置的串行通信模块(SCB)；以及CapSense触摸 感应界面，其内置的Cypress SmartSense自动调校算法可识别两指手势，并且完全不需要手动调校(见图)。
           

       
        图：PSoC 4 BLE方框图。

           
          从三方面简化系统设计
          除 了高集成度，Cypress产品营销经理王冬刚表示，PSoC 4 BLE单芯片解决方案的最大价值在于对系统设计工作的简化。这主要体现在三方面：简化了BLE协议栈和配置文件的配置；通过集成Balun电路，简化了射 频电路板设计；在PSoCCreator中实现了完整的系统设计，简化了整体设计流程。
           
          PSoC 4 BLE除了集成蓝牙物理层与链路层外，还集成蓝牙可编程片上射频系统(PR oC)，以及蓝牙射频所需的双P滤波的Balun电路，这个电路的功能是将差分射频信号转化成单端信号或相反的信号，与天线匹配。单芯片集成了Balun 电路后，使得蓝牙射频的设计更简单，外部只需要一个电容和一个电感即可，而市场上目前主流的方案外部差不多需要7个或者9个器件。王冬刚强调，外部元器件 数量的减少不仅使成本降低、PCB面积减小，同时也大大简化了系统设计，提高量产良率。PSoC 4 BLE作为一个高度集成的单芯片解决方案，能够降低IoT和可穿戴设备的设计门槛，可用于定制化IoT应用、家庭自动化、医疗、运动健身监控以及其他可穿 戴智能设备。
           
          已获蓝牙技术联盟认证
          目前，Cypress的高集成度单芯片低功耗 蓝牙解决方案已获得蓝牙认证。蓝牙技术联盟(The Bluetooth Special InterestGroup)向其授予证书，这意味着PSoC4BLE可编程片上系统及PRoC BLE可编程片上射频系统解决方案中所使用的链路层元件、蓝牙低功耗协议栈及射频物理层(RF PHY)通过了4.1版规范的认证。此外，该解决方案的芯片级封装(CSP)和方形扁平无引脚(QFN)封装也获得了蓝牙4.1的认证。