似乎，可穿戴將取代智能手機掀起下一科技狂潮已然成為業界最為矚目的事情之一。盡管當下的市場尚未起量，仍舊無法阻擋廠商積極入局展開部署的決心，從核心的電源技術、傳感器、MCU及無線，到終端產品形態設計，均呈現積極發展的態勢，進一步刺激了對高性能芯片的更大需求。

　　Cypress正是這其中的一員。作為半導體行業的領先企業，目前Cypress正致力于發展物聯網、可穿戴設備及智慧家庭方面的技術。鑒此，電子發燒友網特邀請Cypress PSoC市場經理王冬剛先生，一同聚焦于可穿戴技術，解讀Cypress的可穿戴戰略。

Cypress PSoC市場經理 王冬剛

　　你需要讀懂的MCU 3P挑戰

　　伴隨可穿戴設備功能的日漸豐富，高精度以及低功耗是必須跨越的一道門檻。王冬剛表示，當下MCU面臨著三大挑戰，我們可以稱之為3P——Power、Package、Performance。

　　1、Power（功耗）。對于可穿戴設備來說，電池容量受到設備尺寸限制，通常在200mAH 以下，因此為了讓設備擁有更長的續航時間，對芯片功耗提出更大要求。從目前客戶的要求來看，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品Band為例，10個傳感器內置于18.5mm 的區域里面，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品的定位，一般中高端諸如手表或者健康類產品主芯片需要主頻200MHz以上的CPU。為了降低功耗，可能會使用MCU作為sensor hub，主頻在16MHz-80MHz。低端的可穿戴產品一個主頻80MHz左右的MCU可以完成勝任主處理功能。

　　綜上來看，MCU產品需要對功耗、封裝和性能三方面進行優化，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以滿足不同場合的需求。

　　決戰可穿戴，MCU低功耗先行

　　功耗問題總是讓工程師們非常頭疼，若能把這個難題解決好，產品的價值才進一步取得突破，因此在設計中，應如何跨過這道障礙呢？

　　從MCU的供電電壓、內部結構、系統時鐘和低功耗模式等幾方面來降低MCU的低功耗是比較全面的。筆者簡要列出了幾點降低功耗的設計方法：

　　● 選擇簡單的CPU內核，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系統，單片機系統的供電電壓低，可以有效的降低其系統功耗；

　　● 選擇帶有低功耗模式的單片機系統，低功耗模式指的是系統的Idle、Stop和Suspend等模式。

　　處于這些模式下的功耗將遠遠小于正常運行下的功耗；選擇合適的時鐘方案，時鐘的選擇對于系統的功耗相當敏感，系統總線頻率應當盡量低，從何可降低系統功耗。

　　Cypress PSoC 4系列可編程片上系統是基于ARM Cortex-M0 的CPU，包含了可編程模擬和可編程數字資源，共有5種功耗模式，包括動態、睡眠、深度睡眠、休眠及停止，最低的休眠功耗可低至20nA。

　　BLE是物聯網的低功耗無線標準

　　縱觀整個市場，2013年銷售了12億個Bluetooth Smart Ready產品，其中包括iPad、iPhone、MacBook、Galaxy、Nexus以及Thinkpad。可以說，BLE是專門為低功耗且基于傳感器的產品而設計的。

　　王冬剛表示，可穿戴設備要求極低功耗，且作為手機、平板等終端設備的延伸，需要實現短距離小數據量傳輸，BLE協議顯然非常適合，它實現了100m內的低功耗小數據量無線傳輸。

　　談及現階段無線技術所面臨的主要挑戰，王冬剛也指出了三點：其一，設計基于傳感器的無線無聯網系統。設計基于傳感器的無線系統時，工程師需要使用多個IC供應商提供的設計工具，無線規范要求復雜的固件開發，比如BLE協議棧、射頻電路板的設計等等。其二，設計使用多個IC的系統，會增加其BOM成本。基于傳感器的系統要求使用傳感器AFE、數字控制邏輯、BLE射頻以及MCU。其三，低功耗系統難以實現。無線系統通常使用小容量電池運行，為了優化系統電源，需要謹慎使用低功耗模式。

Cypress的PSoC BLE能有效實現功耗、性能和模擬集成度的完美平衡

　　Cypress PSoC BLE簡化了BLE協議棧和配置文件的配置，通過集成Balun以簡化射頻電路板設計，并集成了可編程AFE和數字邏輯以及CapSense、ARM Cortex-M0 CPU和BLE射頻，有效幫助解決上述難題。

PSoC BLE集成了Balun以簡化射頻電路板設計
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