PSoC 4 BLE：集成度最高、帶片上低功耗藍牙的可編程SoC，非常適合可穿戴設備
發布時間：2014-11-13 18:36
發布者：老郭
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在半導體廠商當中，賽普拉斯（Cypress）半導體公司的規模不算大。但是賽普拉斯推出的產品往往很有特色，很好用，而且性價比很高，比如今天我們將要介紹的PSoC 4 BLE SoC。 物聯網和可穿戴是目前的兩個熱門概念。二者高度相關：可穿戴設備可以是物聯網的一種應用。賽普拉斯大中國區PSoC業務拓展經理王冬剛的觀點是，物聯網已經成為一個商業事實。思科公司CEO John Chambers預計，到2020年，每天會有60億個物理傳感器連接到物聯網。相比之下，去年全球的手機出貨量是10億個�？梢娢锫摼W市場規模之大。 基于傳感器的物聯網系統往往通過電池供電，所以它們需要做到低功耗。無線通信標準BLE（低功耗藍牙）標準符合這個要求，而且已經被數以億計的消費類電子設備（手機、平板電腦、筆記本電腦等）所采用。在將來的可穿戴設備、醫療設備和家庭自動化設備中，BLE是把傳感器采集的數據傳輸到云端的重要無線通信標準。 王冬剛認為，將來物聯網/可穿戴的殺手級應用很可能是出自醫療領域。隨著全球老齡化程度的加劇，智能、便攜的醫療設備也許在老齡人口當中流行到人手一個，而且它們必須是常開（always on）的，以保證攜帶者的體征數據被可靠地收集、監測。BLE可以出色地完成這個任務。 然而，設計這樣的低功耗BLE設備并不容易。射頻電路設計比較復雜。從天線到匹配電路到芯片，加上復雜的無線通信規范，工程師需要使用多種開發工具才能完成一個無線物聯網系統的設計。采用多個IC（AFE、數字控制邏輯、BLE射頻和MCU）的系統也會增加物料成本。另外，系統的功耗優化也是個問題。低功耗模式需要謹慎使用才能既保證紐扣電池的長壽命又保證可靠的無線連接。 賽普拉斯新推出的PSoC 4 BLE就是針對這些挑戰而設計的，王冬剛說。 PSoC 4是賽普拉斯的一個可編程嵌入式設計平臺，它包含了一個32位 ARM Cortex-M0內核、可編程模擬和可編程數字模塊，以及可靠的CapSense觸摸感應技術�，F在，PSoC 4上又增添了BLE射頻模塊，集成了Balun射頻匹配電路，使用賽普拉斯的集成設計環境（IDE）PSoC Creator就可以比較輕松地實現完整的物聯網系統設計了。 
圖1：PSoC 4 BLE包含多種組件，是同類產品中集成度最高的芯片 使用PSoC Creator進行系統設計的步驟如下圖所示：1. 研究包含了75多個組件的庫；2. 在主設計工作區中，拖放組件圖標，完成您的硬件系統設計（例如，在Bluetooth Smart設計中使用BLE組件）；3. 使用組件配置工具配置各組件；4. 從組件配置工具中直接訪問組件數據手冊；5. 在PSoC Creator IDE中，協同設計您的應用固件和硬件；6. 請參閱PSoC 4 BLE入門應用筆記，了解整套系統設計指南�？雌饋磉�夠簡單。
圖2：采用PSoC Creator進行系統設計 王冬剛介紹說，設計天線匹配網絡（AMN）是個挑戰。AMN對PCB布局和寄生電容非常敏感。在使用多個外部組件時，AMN調試的復雜性明顯增加。相比其他廠商方案的7~9個外部元件，PSoC 4 BLE由于集成了Balun電路，所以它僅需兩個元件，顯著簡化了射頻電路板和設計難度。
圖3：PSoC 4 BLE僅需兩個外部元件實現AMN 此外，王冬剛說，PSoC 4 BLE具有一流的低功耗模式。在停止模式下消耗的電流最低，同時仍保持GPIO的狀態。它能保持休眠模式下的SRAM數據，保持深度睡眠模式下整個系統的狀態。使用所提供的API，PSoC 4 BLE可以輕松在各個低功耗模式間進行切換�？傮w來說，PSoC 4 BLE一秒的連接間隔平均消耗18.9 μA的電流，可保證紐扣電池一年以上的壽命。
圖4：PSoC 4 BLE的5種功耗模式 型號為CY8C4xx7-BL的PSoC 4 BLE器件將在今年四季度量產，針對運動健身監控器、可穿戴電子產品、醫療設備、家庭自動化設備、游戲控制器以及基于傳感器的低功耗IoT系統。該器件的框圖如下所示。同時，賽普拉斯還提供開發套件 (DVK) 和參考設計套件 (RDK)。
圖5：型號為CY8C4xx7-BL的PSoC 4 BLE芯片框圖
圖6：賽普拉斯BLE套件 |
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