【选型】穿戴设备选择ARMCortex-M内核超低功耗微控制器

时间： 2016-03-14 来源：Silicon Labs

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穿戴设备风行全球，设计也较智能手机容易许多，但为什么市场上很少看到仰仗智能手环/手表等产品，而名声大振的厂商呢？即便苹果、华为、小米、Fitbit和Nike等大腕也并非一路发展顺遂，除借助品牌实力外，还得不断开发新硬件功能、健康及运动监测应用，或者结合时尚品牌在外观上做足功夫，一步一步尝试了解使用者的品味，才能在市场站稳脚跟。

究竟，未来的穿戴设备怎样才算潮，如何能让用户“一试成主顾”？全球微控制器、传感器及无线连接芯片/模块领导供应商芯科科技（SILICON LABS）特别从技术角度出发，深度汇总穿戴设备四大设计趋势看点：“超节能”、“善感知”、“广连接”、“炫应用”，助您驱散市场上的层层迷雾。

超节能

毋庸置疑，您肯定不想天天帮手表充电，或者在街道上紧盯屏幕那仅剩15％的电量而焦急地找充电口，这就是芯片厂商致力于降低智能穿戴设备中核心微控制器的功耗，以实现”节能”的关键考量。

目前基于ARMCortex-M内核的超低功耗微控制器已成为行业标准，并大量进驻穿戴设备。其中，Cortex-M0+采用两级流水线架构，通过提高计算效率来实现更低的工作模式电流消耗，Cortex-M3和M4则提供一种三级流水线架构，以及功耗和性能之间的良好平衡。以Silicon Labs的32位微控制器EFM32G为例，全系列基于上述三种内核，加上Silicon Labs十招独门省电秘技（图1），可提供业界最佳的节能效果，大幅延长智能穿戴设备的待机时间。

图1：SiliconLabs拥有十大领先业界的节能设计优势

近期，Silicon Labs进一步推出EFM32 Jade and Pearl Gecko 两款微控制器，分别采用Cortex-M3和Cortex-M4F内核，除维持一贯的超低功耗、小尺寸和高集成设计特色外，更强化信息安全防护机制（图2），这对下一代更智能、更互连的穿戴设备来说将是不可或缺的要素。

图2：节能又安全的EFM32微控制器

善感知

别忘了，智能手环/手表，或是智能眼镜、智能戒指等穿戴设备都是用户贴身配戴的，这个优势在使用体验上可说是完胜智能手机，由此赋予穿戴设备一个极重要的功能角色，可通过各式传感器随时随地感知用户及环境中的参数，进而实现许多健康管理、运动健身应用。

不难发现，近年火热的苹果Apple Watch、Fitbit Change HR、NikeFuelBand及小米手环，都不约而同利用内置传感器主打计步、心率监测等感知功能（图3），更有许多厂商准备加入紫外线（UV）、高度和温湿度感测技术，可见环境和生物信号采集势将成为未来穿戴设备开发的热点。

图3：心率监测成为穿戴产品的标准配备

面对市场需求，SiliconLabs已推出一系列功耗低至微安（μA）水平，且精确度令人赞赏的光学传感器，从需求火热的动态心率监测（HRM）、温湿度检测到新兴的紫外线传感器应有尽有，无疑是设备商开发穿戴产品的良伴。

广连接

身为物联网的重要构成环节，穿戴设备也需要支持愈发多样的无线连接，以实现更加互连的世界（More ConnectedWorld）。我们看到物联网正围绕着三种无线技术进行整合：网状网络协议（ZigBee和Thread）、Wi-Fi和BluetoothSmart。其中，ZigBee和Thread对于包含多个互操作设备的网状网络来说是最好的选择。至于Bluetooth Smart则是目前及未来穿戴设备将全面支持的重要技术（图4）。

图4 SiliconLabs提供完整的Bluetooth Gecko模块和单芯片

由此可见，可提供广泛无线连接解决方案，以及相关协议栈、软件工具和时钟参考设计的芯片商，将极有机会在市场上脱颖而出。例如Silicon Labs就同时拥有BluetoothSmart、ZigBee/Thread和Wi-Fi模块或单芯片（SoC）产品线，还提供符合4G LTE的一站式无线接入网时钟方案。

SiliconLabs首席营销官 Michele Grieshaber表示，2016年将是“多协议无线SoC年”，因为领先的芯片供应商都在通过他们的SoC产品来争夺物联网市场中的制高点。在这一年里，我们打算推出多协议无线SoC产品组合，从而利用业内最佳的软件协议栈和通用开发环境来支持灵活的成本/性能选项，为客户提供一站式购足的途径。

炫应用

穿戴设备最终的设计关键还是在于具有科技感、创新又便捷的应用（图5）。2015年，谷歌推出头戴手机盒子Cardboard，苹果发布支持健康监测功能的Apple Watch，皆给可穿戴智能设备应用市场注入强心剂。而在国内市场，华为、小米、中兴、盛大、百度等企业也聚焦可支持健康/运动管理的智能腕带、智能手表、智能眼镜等。

图5：丰富的智能穿戴应用纷纷现身

目前行业最重视的具体功能首推健康监测，消费者对身体指标的追踪数据甚感兴趣，可作为日常饮食、运动保健的参考依据。近期，设计人员进一步衍生出睡眠、脑波监测解决方案，期望让“情绪感知”功能成为产品新亮点。

其次，“虚拟现实”技术更是具备不容小觑的应用潜力，如SONY已发表虚拟现实（VR）头盔，国内厂商大朋、暴风科技等也陆续发布虚拟现实产品，开拓穿戴设备应用“视”野。此外，消费者对于支持移动支付、无线遥控等功能的兴趣程度也相对较高，这些又新又炫的应用都为开发人员带来挑战。

面向这些新应用，Silicon Labs提供超低功耗微控制器、生物计量传感器、光学和环境传感器以及丰富的无线连接解决方案，能符合设备开发商的多样设计需求，以打造实现低价格、高性能、美外观、长电池寿命和极佳使用体验完美组合的智能穿戴设备。

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全部评论（2）

一头笨牛 Lv8. 研究员 2018-05-22

学习
serena Lv7. 资深专家 2017-09-13

的确够犀利的点评出产品硬件设计趋势

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C8051F96x超低功耗128K，LCD MCU系列

描述- 该资料详细介绍了C8051F96x系列超低功耗128K LCD微控制器的特性。包括低功耗模式、12位16通道模数转换器、内置LCD控制器、高效率的DC-DC转换器、高速8051微控制器核心、丰富的数字外设、多种时钟源、片上调试功能以及多种封装选项。资料还涵盖了系统概述、引脚定义、电气特性、内存组织、外部数据存储器接口、直接内存访问、循环冗余校验单元、高级加密标准外设、编码器/解码器、特殊功能寄存器、中断处理、闪存、电源管理、电压调节器、复位源、时钟源、SmaRTClock（实时时钟）、低功耗脉冲计数器、LCD段驱动器、端口输入/输出、SMBus、UART0、增强型串行外设接口（SPI0）和定时器等详细信息。

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描述- 该资料详细介绍了C8051F96x系列超低功耗128K LCD微控制器的特性。包括低功耗模式、12位16通道模数转换器、内置LCD控制器、高精度内部振荡器、多种时钟源、片上调试功能以及丰富的数字外设。资料还涵盖了内存组织、外部数据内存接口、DMA、CRC、AES加密、编码器/解码器、中断处理、闪存编程、电源管理、电压调节器、复位源、时钟源配置、SmaRTClock实时时钟、低功耗脉冲计数器、LCD段驱动器、端口输入/输出、SMBus、UART、SPI、定时器等功能模块的详细说明。

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描述- 该资料介绍了C8051F96x系列超低功耗128K位LCD微控制器的技术规格和应用。它涵盖了核心架构、电源管理、模拟数字转换器（ADC）、比较器、内存组织、外设接口、时钟源、调试功能以及封装选项等方面。

型号- C8051F965-B-GM,C8051F968-B-GQ,C8051F968-B-GM,C8051F966,C8051F964-B-GQ,C8051F967,C8051F964,C8051F961-B-GM,C8051F965,C8051F96X,C8051F968,C8051F969,C8051F967-B-GM,C8051F962,C8051F964-B-GM,C8051F963,C8051F960,C8051F961,C8051F96X FAMILY,C8051F966-B-GM,C8051F963-B-GM,C8051F969-B-GM,C8051F960-B-GQ,C8051F960-B-GM,C8051F962-B-GM,C8051F962-B-GQ

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型号- CS32L010F8K6,CS32L010,CS32L010F8U6

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EFM32GG290F512-BGA112

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选型表 - SILICON LABS 立即选型

超低功耗MCU设计原理与实现方法

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型号- BAT系列,BAT32 SERIES,RL系列,BAT32G135,BAT,BAT32G137,BAT32G,BAT32G133,BAT32系列,F03X,G03X

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