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

對(duì)于遍地開花的可穿戴設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)(IoT)產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，什么樣的無(wú)線技術(shù)是產(chǎn)品真正需要的?工程師在設(shè)計(jì)時(shí)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(jì)難題：首先，設(shè)計(jì)基于傳感器的無(wú)線IoT系統(tǒng)比較困難。當(dāng)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，同時(shí)，無(wú)線規(guī)范要求復(fù)雜的固件開發(fā)，射頻電路板的設(shè)計(jì)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(gè)IC的系統(tǒng)會(huì)增加BOM成本;第三，無(wú)線系統(tǒng)通常使用紐扣電池運(yùn)行，為了優(yōu)化 系統(tǒng)電源，需要實(shí)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(lán)牙解決方案，在集成度、簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)方面都獨(dú)具優(yōu)勢(shì)。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(jì)平臺(tái)本身可編程的靈活性，加之ARM Cortex-M0的高性價(jià)比處理器架構(gòu)，如今再加上低功耗藍(lán)牙(BLE)射頻，實(shí)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(lán)牙解決方案擁有智能藍(lán)牙射頻、一個(gè)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(lán)牙產(chǎn)品提供高系統(tǒng)價(jià)值、更長(zhǎng)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(gè)運(yùn)算放大器(可配置為PGA、比較器、濾波器等)、1個(gè)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(gè)通用數(shù)字模塊(UDB)、4個(gè)可配置TCPWM3模塊、2個(gè)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(dòng)調(diào)校算法可識(shí)別兩指手勢(shì)，并且完全不需要手動(dòng)調(diào)校(見圖)。

圖：PSoC 4 BLE方框圖。

從三方面簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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

PSoC 4 BLE除了集成藍(lán)牙物理層與鏈路層外，還集成藍(lán)牙可編程片上射頻系統(tǒng)(PR oC)，以及藍(lán)牙射頻所需的雙P濾波的Balun電路，這個(gè)電路的功能是將差分射頻信號(hào)轉(zhuǎn)化成單端信號(hào)或相反的信號(hào)，與天線匹配。單芯片集成了Balun 電路后，使得藍(lán)牙射頻的設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)單，外部只需要一個(gè)電容和一個(gè)電感即可，而市場(chǎng)上目前主流的方案外部差不多需要7個(gè)或者9個(gè)器件。王冬剛強(qiáng)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(shí)也大大簡(jiǎn)化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)，提高量產(chǎn)良率。PSoC 4 BLE作為一個(gè)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(jì)門檻，可用于定制化IoT應(yīng)用、家庭自動(dòng)化、醫(yī)療、運(yùn)動(dòng)健身監(jiān)控以及其他可穿 戴智能設(shè)備。

已獲藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟認(rèn)證

目前，Cypress的高集成度單芯片低功耗 藍(lán)牙解決方案已獲得藍(lán)牙認(rèn)證。藍(lán)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(lán)牙低功耗協(xié)議棧及射頻物理層(RF PHY)通過(guò)了4.1版規(guī)范的認(rèn)證。此外，該解決方案的芯片級(jí)封裝(CSP)和方形扁平無(wú)引腳(QFN)封裝也獲得了藍(lán)牙4.1的認(rèn)證。