物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)中的低功耗

物聯(lián)網(wǎng) (IoT)將射頻 (RF) 無線連接和智能傳感器結(jié)合在一起。結(jié)合低功耗微控制器 (MCU)，物聯(lián)網(wǎng)正在推動(dòng)新的進(jìn)步，使社會(huì)蓬勃發(fā)展。

最好的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)結(jié)合并匯集了許多所謂的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)的三個(gè) C。首先是可靠的連接。憑借一流的范圍和互操作性，這種連接提供了卓越的消費(fèi)者體驗(yàn)。第二個(gè)是計(jì)算。物聯(lián)網(wǎng)優(yōu)化的 MCU 解決方案在邊緣提供安全性、能效和數(shù)據(jù)智能，同時(shí)支持引人入勝的人機(jī)界面 (HMI)。最后一個(gè)是創(chuàng)建。設(shè)計(jì)人員致力于創(chuàng)建一個(gè)靈活的開放式架構(gòu)平臺(tái)，使設(shè)計(jì)人員能夠從預(yù)配置構(gòu)建塊的綜合菜單中打造獨(dú)特的、面向未來的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。

柏

我住在得克薩斯州，一片開闊的天空。開闊的天空是自由的標(biāo)志。由于英飛凌科技旗下的賽普拉斯半導(dǎo)體公司 (Cypress) ，同樣的原則也適用于物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)。

Cypress 是為世界上最具創(chuàng)新性的汽車、工業(yè)、家庭自動(dòng)化和家電、消費(fèi)電子和醫(yī)療產(chǎn)品提供高級(jí)嵌入式系統(tǒng)解決方案的領(lǐng)導(dǎo)者。Cypress 的可編程片上系統(tǒng) (PSoC? )、通用微控制器、模擬集成電路 (IC)、無線和基于 USB 的連接解決方案以及可靠的高性能存儲(chǔ)器產(chǎn)品可幫助工程師設(shè)計(jì)差異化產(chǎn)品并讓他們市場第一。賽普拉斯擁有設(shè)計(jì)人員自由開發(fā)一系列物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序所需的一切。

賽普拉斯在連接、計(jì)算和軟件方面的專業(yè)知識(shí)使他們能夠獨(dú)特而全面地了解物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，并能夠?yàn)榭蛻籼峁┤娴慕鉀Q方案。賽普拉斯制定了一個(gè)多方面的路線圖，其中包括安全的計(jì)算和連接解決方案以及新的物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)套件。此外，這些產(chǎn)品提供改進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用程序編程接口 (API)、增強(qiáng)的工具和支持、擴(kuò)展的合作伙伴認(rèn)證、專門的在線物聯(lián)網(wǎng)社區(qū)，以及對(duì)基于標(biāo)準(zhǔn)的安全計(jì)劃的更多投資，以幫助統(tǒng)一不斷增長的市場。

PSoC? 6單片機(jī)

新興的 IoT 設(shè)備需要更高的處理能力和安全性，而不會(huì)增加功率或成本。Cypress 的 PSoC ? 6 微控制器產(chǎn)品組合專為物聯(lián)網(wǎng)而構(gòu)建（圖 1）。PSoC 6 彌合了昂貴、耗電的應(yīng)用處理器與低性能微控制器 (MCU) 之間的差距。超低功耗 PSoC 6 MCU 架構(gòu)——低至 22μA/MHz ( Cortex? -M4) 和 15μA/MHz (Cortex? -M4 )-M0+) 在有源功率模式下——提供物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備所需的處理性能，消除功率和性能之間的權(quán)衡。PSoC 6 MCU 包含一個(gè)雙中央處理器 (CPU) 架構(gòu)，兩個(gè) CPU 都在一個(gè)芯片上。它有一個(gè)用于高性能任務(wù)的 Arm Cortex?M4 和一個(gè)用于低功耗任務(wù)的 Arm Cortex?M0+。借助內(nèi)置的安全性，您的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)將得到保護(hù)。PSoC 6 在不犧牲性能的情況下降低了功耗，延長了電池壽命。

PSoC ? 6 MCU 產(chǎn)品組合包含高性能、超低功耗和安全的 MCU 平臺(tái)，專為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用而構(gòu)建，有四個(gè)主要產(chǎn)品系列。

PSoC 61：可編程線路

PSoC 62：性能線

PSoC 63：連接線

PSoC 64：Security Line（即將發(fā)布。PSoC 64 建立在 PSoC 的傳統(tǒng)基礎(chǔ)上，帶有抽象物聯(lián)網(wǎng)安全的附加固件，因此工程師可以專注于他們的差異化應(yīng)用。）

圖 1：PSoC 6 MCU 框圖。（來源：賽普拉斯）

性能線

Cypress 的 PSoC 62 性能系列結(jié)合了 Arm Cortex-M4 和 Arm Cortex-M0+ CPU，具有低功耗閃存技術(shù)、可編程數(shù)字和模擬資源，以及適用于觸摸和接近應(yīng)用的一流 CapSense 技術(shù)（圖 2). 它專為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用而設(shè)計(jì)，例如可穿戴設(shè)備、智能家居、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIoT)、便攜式醫(yī)療設(shè)備等。

Wi- Fi? Bluetooth? Pioneer套件

Cypress 的 PSoC 62S2 Wi-Fi ? BT Pioneer 套件（圖 3）支持使用 PSoC 62 系列 MCU 評(píng)估和開發(fā)應(yīng)用。這個(gè)低成本的硬件平臺(tái)支持基于 CYW43012（CYW43012 Wi-Fi +藍(lán)牙?組合芯片）的 PSoC 62 MCU 和 Murata 1LV 超小型 2.4GHz/5.0GHz WLAN 和藍(lán)牙?功能模塊的設(shè)計(jì)和調(diào)試。PSoC 62S2 Wi-Fi ? BT Pioneer 套件提供與 Arduino 擴(kuò)展板的兼容性。該板具有一個(gè) PSoC 6 MCU 和一個(gè) CYW43012 Wi-Fi/藍(lán)牙組合模塊。

圖 3：Cypress 的 PSoC 62S2 Wi-Fi BT Pioneer 套件支持使用 PSoC 62 MCU評(píng)估和開發(fā) Wi-Fi 和藍(lán)牙?解決方案。（來源：貿(mào)澤電子）

Cypress CYW43012 是一款 28 納米超低功耗器件，支持單流、雙頻 IEEE 802.11n 兼容 Wi-Fi MAC/基帶/無線電和藍(lán)牙 5.0 BR/EDR/LE。使用 ModusToolbox ?開發(fā)和調(diào)試 PSoC 6 MCU 項(xiàng)目。

ModusToolbox?軟件環(huán)境

ModusToolbox ?是一套多平臺(tái)開發(fā)工具和一套全面的 GitHub 托管固件庫。它們共同為創(chuàng)建融合 MCU 和無線系統(tǒng)的客戶提供身臨其境的開發(fā)體驗(yàn)。

固件庫包括用于賽普拉斯 PSoC 6 和藍(lán)牙 SoC 套件的易于定制的板級(jí)支持包 (BSP)、一套全面的中間件庫——支持行業(yè)領(lǐng)先的功能，如 CapSense ?、網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)和低功耗助手 (LPA)——以及市場上功耗最低、最可靠的 Wi-Fi。這一切都帶有一組令人印象深刻的經(jīng)過全面測試和有用的代碼示例應(yīng)用程序。

由于功耗是嵌入式設(shè)備的一個(gè)關(guān)鍵操作因素，因此出色的賽普拉斯 LPA 功能旨在使設(shè)計(jì)人員能夠配置 PSoC 6 主機(jī)和 WLAN（Wi-Fi/BT 無線電）設(shè)備以提供低功耗功能。該框架提供了一種統(tǒng)一、低開銷、用戶友好的方式來配置、連接和操作各種 MCU、Wi-Fi 和 BT 應(yīng)用程序的多個(gè)任務(wù)和案例。

Low Power Assistant 庫是一款易于使用、可配置的軟件，需要應(yīng)用程序中的零代碼行。它無縫集成到其他庫中，例如無線連接管理器，當(dāng)啟用某個(gè)功能時(shí)，該庫會(huì)自動(dòng)包含初始化和運(yùn)行該功能所需的代碼片段（圖 4）。

圖 4：低功耗助手 (LPA) 頁面的屏幕截圖。

ModusToolbox 正在迅速將自己打造為最具適應(yīng)性的物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)系統(tǒng)，包括精心打包的解決方案以支持當(dāng)今使用的流行生態(tài)系統(tǒng)和云管理工具。

Arm Pelion ?云管理和 Mbed ?操作系統(tǒng)

亞馬遜網(wǎng)絡(luò)服務(wù) (AWS) 物聯(lián)網(wǎng)和 FreeRTOS ?

賽普拉斯 AnyCloud 物聯(lián)網(wǎng)

結(jié)論

賽普拉斯的 PSoC 6 MCU 是一種高性能、超低功耗和安全的 MCU 平臺(tái)，專為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用而構(gòu)建。借助 ModusToolbox 中的支持軟件，開發(fā)人員可以創(chuàng)建低功耗、安全的云連接設(shè)計(jì)。

Paul Golata 于 2011 年加入貿(mào)澤電子。作為一名高級(jí)技術(shù)專家，Paul 通過推動(dòng)戰(zhàn)略領(lǐng)導(dǎo)、戰(zhàn)術(shù)執(zhí)行以及先進(jìn)技術(shù)相關(guān)產(chǎn)品的整體產(chǎn)品線和營銷方向，為貿(mào)澤的成功做出了貢獻(xiàn)。他通過提供獨(dú)特而有價(jià)值的技術(shù)內(nèi)容，為設(shè)計(jì)工程師提供電氣工程領(lǐng)域的最新信息和趨勢，促進(jìn)并提升貿(mào)澤電子作為首選分銷商的地位。

在加入 Mouser Electronics 之前，Paul 曾在 Hughes Aircraft Company、Melles Griot、Piper Jaffray、Balzers Optics、JDSU 和 Arrow Electronics 擔(dān)任過各種制造、營銷和銷售相關(guān)職務(wù)。他擁有 DeVry 理工學(xué)院（伊利諾伊州芝加哥）的 BSEET；佩珀代因大學(xué)（加利福尼亞州馬里布）的工商管理碩士學(xué)位；來自西南浸信會(huì)神學(xué)院（德克薩斯州沃思堡）的 MDiv w/BL；以及西南浸信會(huì)神學(xué)院（德克薩斯州沃思堡）的博士學(xué)位。

審核編輯黃宇