全新续航之王：超低功耗蓝牙SOC在智能运动手表的应用

时间： 2019-07-15 来源：世强作者：紫云

技术问答

如果说你的手表还只能看看时间，那么就OUT啦！随着智能可穿戴设备的风潮，越来越多的智能产品开始走进我们的生活，手表也不仅仅只有看时间这一个用途，智能的运动手表可以在运动状态下监测心率、血氧、计步等。利用蓝牙传输技术与手机APP连接，还可以实现更多个人健康数据监测功能。你是不是心动了呢？如果你是一位产品设计大师，又怎么会错过SILICON LABS 最新推出的超低功耗蓝牙SOC芯片！这款强大的蓝牙SOC将帮助我们快速开发出完美的智能运动手表，无缝连接你的智能手机！

图1：智能运动手表系统框图

从图1智能运动手表框图可以看出，LED发光管发射的光透过皮肤和血液之后，随着血液流速和血氧浓度的不同，光传感器读取到的光强度就不一样，把这些光电信号交给处理器加以一定算法处理之后就能准确的计算出人体的心率和血氧等参数，并配合3D加速度传感器作为运动状态的算法补偿，就可以更加准确的测量运动状态下的个人健康参数。同时3D加速度传感器也作为运动步伐的判断和采集，低功耗的微处理器或单片机处理传感器处理3D加速度传感器的原始数据，通过数据处理和算法提取出最终有效的步伐数据，通过更多的算法可以计算出更多的人体运动相关的数据，例如步数，运动距离，运动速度，登高的高度，卡路里等。这些数据可以通过蓝牙功能发送给智能手机，通过手机APP软件，直观的看到这些运动参数，也可以提供更多的运动建议或计划。Silicon labs 低功耗蓝牙芯片EFR32BG 集成了cortex ARM M4内核和2.4GHz 射频收发器。把信号处理单元和蓝牙通讯功能都集成在这个小小的芯片中。

强大的处理内核

EFR32BG蓝牙SOC集成了32位ARM cortex M4内核带浮点运算功能，高达40 MHz工作频率，具备256KB Flash 和 32KB RAM。三种可选封装：QFN 7*7mm封装，QFN 5*5mm封装，以及最小3.2mm * 3.2mm的WLCSP封装。

完美的蓝牙射频

EFR32BG蓝牙SOC集成蓝牙智能收发器，工作频率2400~2483.5MHz，兼容蓝牙4.2协议栈规范，可编程输出功率：-30dbm到+ 19.5 dBm，0.5dbm的输出功率调整步进，实现输出功率的精确设定需求，可满足各种通讯距离的要求。优秀的接收灵敏度:- 94 dBm，还支持RFSENSE功能。集成了BALUNPA，让射频匹配电路更加简洁，最少只需要1个电容和1个电感就可以完成匹配。如图2：

典型2.4 GHz射频匹配电路

图2：典型2.4 GHz射频匹配电路

丰富的数字和模拟外设

• EFR32BG 蓝牙SOC具备丰富的外设，有了这些丰富的外设，让你的智能运动手表瞬间焕然多彩，功能炫酷到爆表。

• ADC (12-bit, 1 Msps, 286 µA)

• 电流型 DAC (4-bit, Current Source or Sink)

• 2个模拟比较器

• Low Energy UART（低功耗串口）

• 2个增强型USART (UART, SPI, IrDA, I²S)

• I²C (可在 EM3低功耗模式下运行)

• 定时器 : RTCC, 低功耗Timer ， Pulse Counter

• 12通道的PRS外设反射系统

• 多达31 个GPIO口

EFR32BG SOC 系统框架图

图3：EFR32BG SOC 系统框架图

完善的硬件加密技术

EFR32BG 蓝牙SOC集成快速和节能自主硬件加密和解密加速器。EFR32BG设备支持各种级别的硬件加密，支持AES 128bit/ 256bit, ECC，以及SHA等加密。

支持的AES加密包括： ECB, CTR, CBC, PCBC, CFB, OFB, CBC-MAC, GMAC and CCM；

支持ECC加密包括： P-192, P-224, P-256, K-163, K-233, B-163 and B-233；

支持SHA加密包括：SHA-1 and SHA-2 (SHA-224 and SHA-256)。

有了这些硬件加密，不仅加快了系统的相应速度，更可以大幅度节约加密所花费的时间。节约运行时间就是减少电流消耗，在电池供电的系统中，又进一步延长电池的续航时间。

超低功耗，延长电池续航

如何才能让电池续航持久，那么就必须从“里”（内核）到“外”（外设）都必须是低功耗才行，EFR32BG具备完美的低功耗表现：RAM保留、RTCC运行的EM2模式下只需要1.4uA的电流，运行状态的功耗也是低到了极致，仅需63uA/MHz（EM0运行模式）。加上3us的快速唤醒时间和丰富的外设，最重要的是这些外设几乎都是低功耗的。例如低功耗串口，I²C，定时器，RTC，脉冲计数器，ADC，DAC等等，配合完善的硬件加密，让电池的续航持久！让你的设计成为全新的续航之王！

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