與MCU共存可穿戴市場(chǎng),FPGA在市場(chǎng)上扮演了關(guān)鍵地位

基于早期的市場(chǎng)決策，需要大量的精力去開(kāi)發(fā)ASIC或基于ASSP的解決方案，而在順應市場(chǎng)提升競爭力和消費者影響力時(shí)，需要付出高昂的成本和時(shí)間代 價(jià)。其次，在處理不同的I/O、存儲器類(lèi)型、顯示屏和傳感器接口時(shí)，往往處理器本身就具有許多限制。因此，如果某個(gè)設計需要添加一個(gè)不同類(lèi)型的傳感器，制造商要么選擇更換處理器，要么重新開(kāi)發(fā)ASIC來(lái)實(shí)現某種橋接解決方案。

“上述問(wèn)題主要集中于開(kāi)發(fā)速度以及靈活性，因此現在 制造商們越來(lái)越多地選擇在移動(dòng)設計中采用FPGA作為輔助芯片。”Delostrinos表示，“過(guò)去的FPGA在移動(dòng)消費類(lèi)應用看來(lái)往往尺寸太大、成本 高昂、功耗過(guò)高。不過(guò)，低密度器件的出現徹底顛覆了先前的認識——尺寸小至1.4×1.48mm、功耗低至21μW、成本只需50美分。舉個(gè)例子，Chipworks在拆解三星的Galaxy S5時(shí)發(fā)現了萊迪思的FPGA。”

在這種背景下，FPGA成為了MIPI顯示屏應用的首選。消費電子市場(chǎng)的絕大多數圖像傳感器都使用MIPI CSI2接口。通常情況下，智能手機中使用的ASSP并不具備CSI2接口，特別是可穿戴電子設備中的ASSP也是如此。FPGA可用來(lái)實(shí)現橋接功能，將 CSI2接口橋接至并行CMOS接口，使得制造商可以方便地改換顯示屏類(lèi)型，擁有更多的供應商選擇。

使用尺寸極小、密度很低 的FPGA究竟可以獲得怎樣的結果，這似乎讓人感到疑惑。事實(shí)上，諸如萊迪思最新發(fā)布的iCE40 Ultra FPGA器件可以成功實(shí)現許多功能，如IR Tx/Rx控制、條碼仿真、計步器、活動(dòng)監測、傳感器預處理和LED控制等等。iCE40 Ultra系列中的器件集成大電流LED驅動(dòng)器、乘法器和累加器來(lái)優(yōu)化客制化功能的實(shí)現、諸如SPI和I2C的標準串行接口以及大量IP硬核。與ASSP 相似的集成降低了系統功耗并加速設計實(shí)現，因此設計人員可以花更多的時(shí)間在客制化功能的開(kāi)發(fā)上。

可穿戴顯示屏的橋接采用一條標準并行總線(xiàn)至單個(gè)器件至MIPI DSI總線(xiàn)，通過(guò)使得應用處理器更長(cháng)時(shí)間地處于休眠模式來(lái)改善可穿戴顯示應用的電池壽命。在智能手表的設計中，FPGA提供自動(dòng)對時(shí)和IO橋接功能，由于一些MCU不支持2.5V IO，而這是與GPS模塊連接所必需的，通過(guò)FPGA實(shí)現接口橋接后，手表可在佩戴者進(jìn)入一個(gè)新的時(shí)區后自動(dòng)進(jìn)行對時(shí)。

FPGA提供的靈活性大大拓展了人們的想象空間。智能眼鏡可識別包含在簡(jiǎn)單代碼中的品牌信息。同時(shí)，用戶(hù)操作、環(huán)境感知或傳感器反饋驅動(dòng)的智能化可視效果，都可以使用LED方便地實(shí)現。

FPGA與MCU共存可穿戴市場(chǎng)

在萊迪思半導體消費市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)總監SubraChandramouli看來(lái)，新一代FPGA擁有低功耗和小尺寸的架構，能夠為智能手機、平板電腦、電子閱讀器和可穿戴設備等產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)提供所需的靈活性。FPGA在設備中的應用完全不受約束，同時(shí)FPGA也不斷增加如存儲器、I/O、顯示屏、傳感器接口和SERDES，結合了靈活的可編程性以及常用的功能。

Chandramouli 坦言，可穿戴市場(chǎng)是萊迪思重點(diǎn)關(guān)注的一個(gè)領(lǐng)域。但他同時(shí)也指出：“盡管可穿戴市場(chǎng)在不斷擴大，但它仍然處于起步階段。我們可以看到眾多OEM廠(chǎng)商正試著(zhù)將不同的產(chǎn)品推向市場(chǎng)，不斷探索‘殺手級’功能。一些可穿戴設備仍處于醞釀之中——能夠進(jìn)行移動(dòng)通訊的獨立手表、可與智能手機配合使用的智能手表、醫療監控 設備以及平視顯示器等。”

他強調說(shuō)，在所有類(lèi)型的可穿戴設備中，小尺寸和低功耗都是關(guān)鍵因素。據悉，萊迪思已經(jīng)推出了多款成功的設計，其中幾款現已批量出貨。“多款產(chǎn)品可以滿(mǎn)足這個(gè)市場(chǎng)需求，例如尤其是iCE40產(chǎn)品系列和MachXO2/MachXO3L產(chǎn)品，提供高度集成 的小尺寸封裝，可小至1.4 mm×1.48mm，這些設計已經(jīng)用于一些大型OEM廠(chǎng)商推出的部分產(chǎn)品中。”他說(shuō)，“根據保密協(xié)議，很遺憾我們無(wú)法透露這些產(chǎn)品的名字或是我們專(zhuān)為這些產(chǎn)品實(shí)現的功能。”

針對當前市場(chǎng)普遍選用低功耗MCU方案的現狀，Chandramouli認為兩種方案將會(huì )并存：“我們相信MCU和低 功耗、小尺寸FPGA兩者都會(huì )在可穿戴市場(chǎng)存在，因為FPGA和MCU提供的功能可用于不同的應用。舉個(gè)例子，FPGA是實(shí)現時(shí)序關(guān)鍵控制和協(xié)議橋接功能的更好選擇。盡管兩者是不同形式的可編程邏輯器件，但FPGA更加節能，對于可穿戴設備來(lái)說(shuō)這是一個(gè)關(guān)鍵優(yōu)勢。”