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赛普拉斯新推出的PSoC 4 BLE就是针对这些物联网挑战而设计

在半导体厂商当中,赛普拉斯Cypress)半导体公司的规模不算大。但是赛普拉斯推出的产品往往很有特色,很好用,而且性价比很高,比如今天我们将要介绍的PSoC 4 BLE SoC。

物联网和可穿戴是目前的两个热门概念。二者高度相关:可穿戴设备可以是物联网的一种应用。赛普拉斯大中国区PSoC业务拓展经理王冬刚的观点是,物联网已经成为一个商业事实。思科公司CEO John Chambers预计,到2020年,每天会有60亿个物理传感器连接到物联网。相比之下,去年全球的手机出货量是10亿个。可见物联网市场规模之大。

基于传感器的物联网系统往往通过电池供电,所以它们需要做到低功耗无线通信标准BLE(低功耗蓝牙)标准符合这个要求,而且已经被数以亿计的消费类电子设备(手机、平板电脑、笔记本电脑等)所采用。在将来的可穿戴设备、医疗设备和家庭自动化设备中,BLE是把传感器采集的数据传输到云端的重要无线通信标准。

王冬刚认为,将来物联网/可穿戴的杀手级应用很可能是出自医疗领域。随着全球老龄化程度的加剧,智能、便携的医疗设备也许在老龄人口当中流行到人手一个, 而且它们必须是常开(always on)的,以保证携带者的体征数据被可靠地收集、监测。BLE可以出色地完成这个任务。

然而,设计这样的低功耗BLE设备并不容易。射频电路设计比较复杂。从天线到匹配电路到芯片,加上复杂的无线通信规范,工程师需要使用多种开发工具才能完成一个无线物联网系统的设计。采用多个IC(AFE、数字控制逻辑、BLE射频和MCU)的系统也会增加物料成本。另外,系统的功耗优化也是个问题。低功耗模式需要谨慎使用才能既保证纽扣电池的长寿命又保证可靠的无线连接。

赛普拉斯新推出的PSoC 4 BLE就是针对这些挑战而设计的,王冬刚说。

PSoC 4是赛普拉斯的一个可编程嵌入式设计平台,它包含了一个32位 ARM Cortex-M0 内核、可编程模拟和可编程数字模块,以及可靠的CapSense触摸感应技术。现在,PSoC 4上又增添了BLE射频模块,集成了Balun射频匹配电路,使用赛普拉斯的集成设计环境(IDE)PSoC Creator就可以比较轻松地实现完整的物联网系统设计了。

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图1:PSoC 4 BLE包含多种组件,是同类产品中集成度最高的芯片

使用PSoC Creator进行系统设计的步骤如下图所示:1. 研究包含了75多个组件的库;2. 在主设计工作区中,拖放组件图标,完成您的硬件系统设计(例如,在Bluetooth Smart设计中使用BLE组件);3. 使用组件配置工具配置各组件;4. 从组件配置工具中直接访问组件数据手册;5. 在PSoC Creator IDE中,协同设计您的应用固件和硬件;6. 请参阅PSoC 4 BLE入门应用笔记,了解整套系统设计指南。看起来还够简单。

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图2:采用PSoC Creator进行系统设计

王冬刚介绍说,设计天线匹配网络(AMN)是个挑战。AMN对PCB布局和寄生电容非常敏感。在使用多个外部组件时,AMN调试的复杂性明显增加。相比其他厂商方案的7~9个外部元件,PSoC 4 BLE由于集成了Balun电路,所以它仅需两个元件,显著简化了射频电路板和设计难度。

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图3:PSoC 4 BLE仅需两个外部元件实现AMN

此外,王冬刚说,PSoC 4 BLE具有一流的低功耗模式。在停止模式下消耗的电流最 低,同时仍保持GPIO的状态。它能保持休眠模式下的SRAM数据,保持深度睡眠模式下整个系统的状态。使用所提供的API,PSoC 4 BLE可以轻松在各个低功耗模式间进行切换。总体来说,PSoC 4 BLE一秒的连接间隔平均消耗18.9 μA的电流,可保证纽扣电池一年以上的寿命。

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图4:PSoC 4 BLE的5种功耗模式

型号为CY8C4xx7-BL的PSoC 4 BLE器件将在今年四季度量产,针对运动健身监控器、可穿戴电子产品、医疗设备、家庭自动化设备、游戏控制器以及基于传感器的低功耗IoT系统。该器件的 框图如下所示。同时,赛普拉斯还提供开发套件 (DVK) 和参考设计套件 (RDK)。

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图5:型号为CY8C4xx7-BL的PSoC 4 BLE芯片框图

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图6:赛普拉斯BLE套件
(责任编辑:ioter)

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