可穿戴的產(chǎn)品的主要矛盾,就是日益增長的功能需求與極其有限的電池容量之間的矛盾。
主流智能手表電池容量不超過500毫安時(shí),主流手環(huán)電池容量則更只有100毫安時(shí)左右,與表計(jì)類等固定的物聯(lián)網(wǎng)終端節(jié)點(diǎn)相比,可穿戴產(chǎn)品喚醒時(shí)間卻有數(shù)量級(jí)的差異。
因此,待機(jī)時(shí)間短、功能少、測不準(zhǔn)(為省電導(dǎo)致性能下降)等用戶困擾通常都會(huì)最終關(guān)聯(lián)到功耗與電池容量的矛盾,在電池技術(shù)沒有突破之前,工程師只能在降功耗上動(dòng)腦筋,降功耗的前提是有一款對可穿戴應(yīng)用電源策略考慮完整的芯片。
省電“狠角色”
DA1469x藍(lán)牙低功耗系列SoC就是一款這樣的芯片。2月26日,Dialog半導(dǎo)體公司在北京宣布推出SmartBond? DA1469x,該系列芯片在低功耗設(shè)計(jì)上多管齊下,竭力挖掘系統(tǒng)潛力,塑造Smart Bond系列產(chǎn)品在省電上的“狠角色”人設(shè)。
Dialog半導(dǎo)體公司低功耗連接業(yè)務(wù)部總監(jiān)Mark de Clercq
其省電策略可總結(jié)為三條:第一,多核多電源域,對系統(tǒng)模塊電源做精細(xì)化管理;第二,按需調(diào)節(jié)電壓與頻率,靈活匹配應(yīng)用場景;第三,加大集成度,減少板級(jí)占用面積以為電池留空間。
DA1469x采用三個(gè)核來應(yīng)對不同的應(yīng)用。傳感器監(jiān)控喚醒頻率最高,任務(wù)相對簡單,因此DA1469x用一個(gè)定制的極低功耗可編程微型DSP來管理傳感器數(shù)據(jù)采集工作;藍(lán)牙通信的喚醒頻率次之,但任務(wù)相對傳感器管理復(fù)雜,DA1469x用Arm Cortex M0來管理藍(lán)牙通信;最后,DA1469x把喚醒少但需要大計(jì)算量的復(fù)雜應(yīng)用和算法處理交給Arm Cortex M33。
DA1469x共有7個(gè)獨(dú)立電源域,分為系統(tǒng)電源域、RAM電源域、射頻電源域、通信電源域、外設(shè)電源域、計(jì)時(shí)器電源域,以及持續(xù)供電域。
此外,該系列芯片在系統(tǒng)層面還有四種電源模式(工作模式與三種休眠模式),工程師還可以根據(jù)需要配置電壓和頻率,以適應(yīng)不同的場景需求。例如Cortex M33核既可以在1.2V供電時(shí)全速運(yùn)行在96MHz頻率,也可以在0.9V供電時(shí)用最低32KHz頻率工作(僅計(jì)時(shí)等少數(shù)功能運(yùn)行)。
利用DA1469x提供的數(shù)量眾多的電源配置選項(xiàng),經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師必定能夠在省電上作出更多創(chuàng)新,從而實(shí)現(xiàn)“納安級(jí)功率控制”。
DA1469x的中高配版本將可穿戴產(chǎn)品所需的多數(shù)功能集成到一顆芯片里,不僅避免了板級(jí)設(shè)計(jì)不佳導(dǎo)致的漏電增加,還減少了PCB面積,為可穿戴產(chǎn)品增加電池容量帶來可能。
DA14697可單芯片實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)手表;而DA14699集成了PMIC、充電器模塊、電平轉(zhuǎn)換器、LRA驅(qū)動(dòng)器、并行接口驅(qū)動(dòng)等模塊,根據(jù)Dialog的數(shù)據(jù),最多可節(jié)省38平方毫米的PCB面積,對寸土寸金的可穿戴產(chǎn)品PCB而言,這個(gè)數(shù)字已經(jīng)很驚人。
Dialog半導(dǎo)體公司低功耗連接業(yè)務(wù)部總監(jiān)Mark de Clercq表示,綜合多項(xiàng)省電技術(shù),在類似應(yīng)用場景,DA1469x系列產(chǎn)品的電池續(xù)航能力預(yù)計(jì)可以比前代產(chǎn)品功增加一倍。
精準(zhǔn)度提升
DA1469x支持最新藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)5.1,并根據(jù)客戶需求作出特色優(yōu)化,比如BLE支持高保真立體聲。在各種無線標(biāo)準(zhǔn)中,藍(lán)牙以功耗低而聞名,尤其是低功耗藍(lán)牙技術(shù)(BLE),但由于強(qiáng)調(diào)低功耗,傳統(tǒng)BLE技術(shù)帶寬小,不適合數(shù)據(jù)吞吐量較大的應(yīng)用,并不支持高保真立體聲效果。傳統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案一般結(jié)合使用經(jīng)典藍(lán)牙和BLE技術(shù),來進(jìn)行左右聲道之間的音頻分配,但這種實(shí)現(xiàn)方案的弊端是功耗較高,續(xù)航能力欠佳。
Mark表示,DA1469x是業(yè)內(nèi)首款采用低功耗藍(lán)牙技術(shù)實(shí)現(xiàn)的高保真立體聲方案。它以BLE技術(shù)的功耗實(shí)現(xiàn)左右聲道音頻同步(時(shí)延約為1毫秒),這將讓工程師在藍(lán)牙耳機(jī)音質(zhì)與功耗的博弈中更容易找到平衡點(diǎn)。
藍(lán)牙5.1標(biāo)準(zhǔn)新增測向功能,設(shè)備可以通過探測藍(lán)牙信號(hào)方向來進(jìn)行定位。一種稱為到達(dá)角(Angle of Arrival)測量法,其原理是計(jì)算發(fā)射端相對于接收端的位置,用不同的天線接收同一個(gè)藍(lán)牙發(fā)射器發(fā)出的信號(hào),然后通過檢測相位差來確定信號(hào)方向,從而進(jìn)行定位。另一種被稱為離開角(Angle of Departure),其原理與AOA類似。
Dialog提供的AoA演示方案
一般室內(nèi)定位方法只能實(shí)現(xiàn)米級(jí)定位,而藍(lán)牙AOA與AOD方法可實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)精確定位,可用于室內(nèi)定位、物品追蹤、門禁與無鑰開鎖等應(yīng)用。Mark指出,目前AOA定位提供兩種方法,一種是廣播式方法,設(shè)備無需配對即可以進(jìn)行定位;另外一種則是點(diǎn)對點(diǎn),需要配對成功以后才能進(jìn)行定位,后一種方法更適于對安全要求較高的場景。
穩(wěn)定的平臺(tái)
DA1469x信號(hào)覆蓋范圍也有增強(qiáng),約為前代產(chǎn)品的兩倍。對于功耗不太敏感的應(yīng)用,增強(qiáng)發(fā)射功率,有助于加大覆蓋范圍,提升通信的穩(wěn)定性與可靠性,DA1469x發(fā)射功率高達(dá)+6dBm,調(diào)節(jié)步長為0.8 dBm接收靈敏度為-97dBm。Mark稱之為“經(jīng)得起未來考驗(yàn)的”藍(lán)牙技術(shù)實(shí)現(xiàn)。
Dialog藍(lán)牙性能出色
DA1469x在安全上也很有特色。Cortex M33內(nèi)置了很多安全機(jī)制,包括IP保護(hù)機(jī)制、密鑰防攻擊機(jī)制以及低功耗機(jī)密機(jī)制,確保用戶的數(shù)據(jù)安全。DA1469x還引入專用藍(lán)牙鏈路加密引擎,以保證系統(tǒng)在對外通信時(shí)的安全。雖然需要外部閃存,但DA1469x與外部存儲(chǔ)器之間傳送的數(shù)據(jù)是實(shí)時(shí)加密數(shù)據(jù),可以有效防范數(shù)據(jù)被竊取的風(fēng)險(xiǎn)。
DA1469x支持的系統(tǒng)連接技術(shù)都很成熟。數(shù)字接口方面,支持I2C、SPI、UART和USB,而模擬接口方面則分別支持SAR與SD模式的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)。配上完整易用的軟件與開發(fā)環(huán)境,Dialog為用戶提供了穩(wěn)定可靠的技術(shù)支持與服務(wù)。
藍(lán)牙大市場
Dialog公司根據(jù)IHS提供的數(shù)據(jù)推測,低功耗藍(lán)牙技術(shù)近年來年復(fù)合增長率渴望保持在17%左右,發(fā)展極為迅猛。而其中智能家電(包括人機(jī)接口設(shè)備HID)、可穿戴與接近感應(yīng)等是BLE的前三大應(yīng)用市場,而Dialog在可穿戴、接近感應(yīng)與HID上都有出色表現(xiàn)。
Dialog藍(lán)牙產(chǎn)品一直以集成度高、性能好、易于開發(fā)使用而聞名,DA1469x的推出,將強(qiáng)化Dialog在可穿戴市場的領(lǐng)導(dǎo)地位,并幫助工程師在藍(lán)牙技術(shù)上實(shí)現(xiàn)更多創(chuàng)新。
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