PSoC 4 BLE迎接物聯(lián)網(wǎng)和可穿戴設(shè)備低功耗無線設(shè)計挑戰(zhàn)

對于遍地開花的可穿戴設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)(IoT)產(chǎn)品來說，什么樣的無線技術(shù)是產(chǎn)品真正需要的?工程師在設(shè)計時又面臨著哪 些挑戰(zhàn)?調(diào)查顯示，工程師主要面臨三大設(shè)計難題：首先，設(shè)計基于傳感器的無線IoT系統(tǒng)比較困難。當(dāng)設(shè)計基于傳感器的無線系統(tǒng)時，工程師需要使用多個IC 供應(yīng)商提供的設(shè)計工具，同時，無線規(guī)范要求復(fù)雜的固件開發(fā)，射頻電路板的設(shè)計也比較復(fù)雜;第二，基于傳感器的系統(tǒng)要求使用傳感器AF E、數(shù)字控制邏輯、BL E射頻及MCU，且復(fù)雜的用戶界面要求額外的觸摸或顯示屏IC，這些基于多個IC的系統(tǒng)會增加BOM成本;第三，無線系統(tǒng)通常使用紐扣電池運行，為了優(yōu)化 系統(tǒng)電源，需要實現(xiàn)優(yōu)化的低功耗系統(tǒng)。

賽普拉斯半導(dǎo)體公司(Cypress)的單芯片低功耗藍牙解決方案，在集成度、簡化設(shè)計方面都獨具優(yōu)勢。全新的PSoC 4 BLE可編程片上系統(tǒng)基于Cypress 15年歷史之久的PSoC可編程嵌入式設(shè)計平臺本身可編程的靈活性，加之ARM Cortex-M0的高性價比處理器架構(gòu)，如今再加上低功耗藍牙(BLE)射頻，實現(xiàn)了高度的集成性和易用性。

Cypress PSoC 4 BLE架構(gòu)

Cypress 低功耗藍牙解決方案擁有智能藍牙射頻、一個具有超低功耗模式的高性能32位 ARM Cortex-M0內(nèi)核、可編程模擬模塊，以及CapSense電容式觸摸感應(yīng)功能等。這些技術(shù)組合在一起，可為智能藍牙產(chǎn)品提供高系統(tǒng)價值、更長的電池 壽命、可定制化的感應(yīng)能力，以及漂亮直觀的用戶界面。

PSoC 4 BLE集成的可編程AFE包括四個運算放大器(可配置為PGA、比較器、濾波器等)、1個12位分辨率和1Msps采樣率的SAR2 ADC;可編程的數(shù)字邏輯包括4個通用數(shù)字模塊(UDB)、4個可配置TCPWM3模塊、2個可配置的串行通信模塊(SCB);以及CapSense觸摸 感應(yīng)界面，其內(nèi)置的Cypress SmartSense自動調(diào)校算法可識別兩指手勢，并且完全不需要手動調(diào)校(見圖)。

圖：PSoC 4 BLE方框圖。

從三方面簡化系統(tǒng)設(shè)計

除 了高集成度，Cypress產(chǎn)品營銷經(jīng)理王冬剛表示，PSoC 4 BLE單芯片解決方案的最大價值在于對系統(tǒng)設(shè)計工作的簡化。這主要體現(xiàn)在三方面：簡化了BLE協(xié)議棧和配置文件的配置;通過集成Balun電路，簡化了射 頻電路板設(shè)計;在PSoCCreator中實現(xiàn)了完整的系統(tǒng)設(shè)計，簡化了整體設(shè)計流程。

PSoC 4 BLE除了集成藍牙物理層與鏈路層外，還集成藍牙可編程片上射頻系統(tǒng)(PR oC)，以及藍牙射頻所需的雙P濾波的Balun電路，這個電路的功能是將差分射頻信號轉(zhuǎn)化成單端信號或相反的信號，與天線匹配。單芯片集成了Balun 電路后，使得藍牙射頻的設(shè)計更簡單，外部只需要一個電容和一個電感即可，而市場上目前主流的方案外部差不多需要7個或者9個器件。王冬剛強調(diào)，外部元器件 數(shù)量的減少不僅使成本降低、PCB面積減小，同時也大大簡化了系統(tǒng)設(shè)計，提高量產(chǎn)良率。PSoC 4 BLE作為一個高度集成的單芯片解決方案，能夠降低IoT和可穿戴設(shè)備的設(shè)計門檻，可用于定制化IoT應(yīng)用、家庭自動化、醫(yī)療、運動健身監(jiān)控以及其他可穿 戴智能設(shè)備。

已獲藍牙技術(shù)聯(lián)盟認證

目前，Cypress的高集成度單芯片低功耗 藍牙解決方案已獲得藍牙認證。藍牙技術(shù)聯(lián)盟(The Bluetooth Special InterestGroup)向其授予證書，這意味著PSoC4BLE可編程片上系統(tǒng)及PRoC BLE可編程片上射頻系統(tǒng)解決方案中所使用的鏈路層元件、藍牙低功耗協(xié)議棧及射頻物理層(RF PHY)通過了4.1版規(guī)范的認證。此外，該解決方案的芯片級封裝(CSP)和方形扁平無引腳(QFN)封裝也獲得了藍牙4.1的認證。