MCU在可穿戴電子產(chǎn)品中的作用

　　可穿戴電子設備中的組件

　　現在我們來(lái)看一下典型可穿戴系統的組件。下圖給出了一個(gè)可穿戴系統的方框圖，該系統包含了我們前文所述的所有功能。

　　請注意，根據所采用的主處理器的類(lèi)型，可以在單個(gè)處理器芯片中集成更多的外設功能。例如，賽普拉斯大部分的PSoC器件都可以輕松集成電容式感應功能，并且無(wú)需單獨的觸摸控制器。同樣地，賽普拉斯PSoC4(旗艦cortex M0器件)可以集成段式LCD驅動(dòng)器。

　　可穿戴設備的重要子系統是數據采集或傳感器子系統。根據器件的類(lèi)型，其可能是只有幾個(gè)MEMS傳感器的簡(jiǎn)單系統，也可能是采用專(zhuān)用傳感器集線(xiàn)器連接相關(guān)傳感器的復雜系統。MEMS傳感器在用于監控人體各方位運動(dòng)的健身和健康設備中發(fā)揮著(zhù)關(guān)鍵作用。這些傳感器又稱(chēng)為運動(dòng)傳感器。所有這些傳感器都是通過(guò)I2C或SPI通信接口提供數字式運動(dòng)信息。此類(lèi)傳感器的示例包括3軸加速計、陀螺儀、磁力計和氣壓高度表。

　　圖2 – 可穿戴電子系統

　　另一種傳感器類(lèi)別是廣泛應用于醫療保健設備的模擬傳感器。此類(lèi)傳感器示例包括心率監控器、EEG等生物計量傳感器。模擬傳感器需要稱(chēng)為模擬前端(AFE)的特殊組件。AFE包含運算放大器、濾波器和ADC，其用于將模擬信號調節并轉換成數字信號，以便于CPU處理。此功能有時(shí)可與CPU集成，例如賽普拉斯的PSoC，其通信功能可以直接用作傳感器集線(xiàn)器。

　　還有一個(gè)重要的子系統是用戶(hù)界面(UI)系統。用戶(hù)如何與可穿戴設備交互是極其重要的考慮因素。為了最大限度地降低復雜性，交互應當盡可能地直觀(guān)。流行的UI技術(shù)是電容式觸摸感應技術(shù)，其經(jīng)驗證為目前最直觀(guān)的UI。根據相關(guān)應用的不同，可以采用多種方式實(shí)現電容式UI，如：觸摸屏、按鍵與滑條等。另外，LED、蜂鳴器和振動(dòng)電機等UI元件可以幫助實(shí)現設備向用戶(hù)提供的提醒與反饋。例如，與手機連接的智能手表需要在有消息時(shí)提醒用戶(hù)。脈寬調制(PWM)是驅動(dòng)這些元件的關(guān)鍵。PWM可用于實(shí)現調光等各種LED效果，而且還能提供實(shí)現觸覺(jué)反饋的各種振動(dòng)效果。如果在固件中實(shí)現，這些技術(shù)需要精確的定時(shí)和頻繁的CPU處理。因此，關(guān)鍵是選擇支持硬件PWM的處理器/控制器。例如，賽普拉斯的PSoC4可以支持被稱(chēng)為T(mén)CPWM的硬件PWM塊。

　　MCU能夠解決上述挑戰!

　　除了需要應用處理器的高級信息娛樂(lè )設備之外，MCU可以充分滿(mǎn)足大多數可穿戴設備的需求。另外，最新MCU可在單個(gè)芯片中集成大部分功能。這對降低可穿戴設備的整體尺寸和BOM成本都具有重要作用。例如，賽普拉斯的PSoC能夠集成以下功能(請注意：功能的可用性取決于相關(guān)部件)。如欲了解有關(guān)相關(guān)部件的更多詳情，敬請訪(fǎng)問(wèn)：www.cypress.com/psoc。

　　• 低功率32位ARM架構(支持ARM cortex M0與M3);

　　• 256KB閃存，64KB RAM;

　　• 電容式觸摸感應;

　　• 段式LCD驅動(dòng)器;

　　• 硬件PWM;

　　• SPI/I2C/UART通信;

　　• 模擬前端(比較器、12位SAR ADC);

　　• 全速USB 2.0

　　智能手表的應用示例

　　我們在本文結尾來(lái)看一下采用PSoC和外部組件能夠實(shí)現的一種典型智能手表的方框圖。這樣能夠讓您了解系統級實(shí)現方案，以及PSoC能夠如何幫助快速開(kāi)發(fā)解決方案。中間的藍色方框表示能夠集成到單個(gè)PSoC的功能。

　　圖3 – 典型的智能手表系統