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低功耗Sensor Hub成标配 穿戴装置传感功耗骤降
[发布时间]:2015年2月10日 [来源]:新电子 [点击率]:4721
【导读】: 穿戴式装置续航力可望大幅提升。穿戴式装置配备的感测功能不断增加,促使晶片商加紧研发更省电的微机电系统(MEMS)感测器,并开始提出低功耗感测器中枢(Sensor Hub)方案,以减轻主处理器工作负...

  图3 晶心科技总经理林志明表示,晶心科技的IP除了具备低功耗特性外,亦提供客制化指令集服务,可协助晶片商开发客制化的Sensor Hub产品。
  晶心科技总经理林志明(图3)表示,Sensor Hub已成为未来穿戴式装置的标准配备,且以微控制器(MCU)为主的Sensor Hub形式仍占据多数。
  林志明进一步指出,做为次要处理器的Sensor Hub,其内部矽智财(IP)核心与系统配置要求以低功耗为第一顺位,与行动装置一味追求高效能、多核心的发展方向大相迳庭。

  晶心科技市场及服务部协理赖俊泽认为,除了低功耗IP核心之外,Sensor Hub的IP还要具备易整合的开发环境以及客制化指令集等特色。以晶心科技的E801系列为例,该产品除可支援复杂的感测资料运算之外,最大特色即是具备安谋国际(ARM)及其他IP大厂所没有的客制化指令集服务。
  赖俊泽指出,过去有提供客制化指令集服务的IP厂商,后来多碰到周边开发环境支援不足,反而增加设计负担的窘境,因而纷纷暂停提供此类服务;而晶心科技则是“站在巨人的肩膀上看世界”,推出客制化指令集的同时,也汲取先进者的经验,同步优化指令集周边的开发环境,并提供客户完整产品开发资源,让晶片开发商除了能设计出超低功耗的Sensor Hub方案外,亦能借助开放的指令集设定,开发出各式各样客制化的Sensor Hub元件。
  值得注意的是,虽然目前Sensor Hub皆以单一核心为主,但近期恩智浦(NXP)已推出非对称双核心的Sensor Hub概念,强攻穿戴式、物联网装置市场。
  据了解,恩智浦新推出的相关系列产品,其非对称双核心架构可使处于工作状态下的MCU降低耗能,如开发人员可使用每单位兆赫电流为55μA/MHz的 Cortex-M0+核心处理器,来完成感测器资料的获取、整合及外部通讯等任务;当MCU须以更快的速度执行如融合动作感测器等复杂且密集的数学演算时,即可切换至每单位兆赫电流为100μA/MHz的Cortex-M4F核心处理器,进而优化MCU效能,并节省能源(图4)。

  图4 非对称双核心Sensor Hub配置示意图 资料来源:恩智浦
  赖俊泽认为,非对称双核心确实有助于进一步降低Sensor Hub功耗,这种设计方式也为其他业者指引另一条道路,未来可望形成另一种设计风潮(图5)。

  图5 非对称双核心Sensor Hub可大幅提升效能并减少电力消耗。 资料来源:恩智浦
  值得注意的是,MCU并非唯一能提供低功耗Sensor Hub的解方,业界还有许多以超低功耗为诉求的Sensor Hub产品形式,如现场可编程闸阵列(FPGA)或是客户特定标准产品(CSSP)等。
  据悉,CSSP的超低功耗Sensor Hub能以低于1毫瓦(mW)的功耗运作,系MCU方案的三十分之一,因此该方案未来在穿戴式电子市场亦极具发展潜力(图6)。

  图6 超低功耗CSSP Sensor Hub功能区块、外部应用示意图 资料来源:QuickLogic
  此外,MEMS晶片商亦积极研拟整合MEMS感测器、微型且低功耗的Sensor Hub方案。
  百里博透露,Bosch Sensortec日前即将整合加速度计、陀螺仪、磁力计的九轴惯性量测单元,与预先编码的微控制器整合,可执行完整的数据融合与校正,这也是市面上首见真正的随插即用(Plug and Play)九轴感测器数据融合模组。
  整合度跃进 Sensor Hub迈向微型智慧系统
  Sensor Hub的另一个发展趋势,则是整合度将更上一层楼。为了完善穿戴式装置感测应用开发环境,Sensor Hub供应商正积极携手MEMS感测器及通讯晶片厂商,打造高整合度的Sensor Hub平台,进而实现微型智慧系统(Small Smart System)的愿景。

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