MCU在可穿戴电子产品中的作用

　　可穿戴电子设备中的组件

　　现在我们来看一下典型可穿戴系统的组件。下图给出了一个可穿戴系统的方框图，该系统包含了我们前文所述的所有功能。

　　请注意，根据所采用的主处理器的类型，可以在单个处理器芯片中集成更多的外设功能。例如，赛普拉斯大部分的PSoC器件都可以轻松集成电容式感应功能，并且无需单独的触摸控制器。同样地，赛普拉斯PSoC4(旗舰cortex M0器件)可以集成段式LCD驱动器。

　　可穿戴设备的重要子系统是数据采集或传感器子系统。根据器件的类型，其可能是只有几个MEMS传感器的简单系统，也可能是采用专用传感器集线器连接相关传感器的复杂系统。MEMS传感器在用于监控人体各方位运动的健身和健康设备中发挥着关键作用。这些传感器又称为运动传感器。所有这些传感器都是通过I2C或SPI通信接口提供数字式运动信息。此类传感器的示例包括3轴加速计、陀螺仪、磁力计和气压高度表。

　　图2 – 可穿戴电子系统

　　另一种传感器类别是广泛应用于医疗保健设备的模拟传感器。此类传感器示例包括心率监控器、EEG等生物计量传感器。模拟传感器需要称为模拟前端(AFE)的特殊组件。AFE包含运算放大器、滤波器和ADC，其用于将模拟信号调节并转换成数字信号，以便于CPU处理。此功能有时可与CPU集成，例如赛普拉斯的PSoC，其通信功能可以直接用作传感器集线器。

　　还有一个重要的子系统是用户界面(UI)系统。用户如何与可穿戴设备交互是极其重要的考虑因素。为了最大限度地降低复杂性，交互应当尽可能地直观。流行的UI技术是电容式触摸感应技术，其经验证为目前最直观的UI。根据相关应用的不同，可以采用多种方式实现电容式UI，如：触摸屏、按键与滑条等。另外，LED、蜂鸣器和振动电机等UI元件可以帮助实现设备向用户提供的提醒与反馈。例如，与手机连接的智能手表需要在有消息时提醒用户。脉宽调制(PWM)是驱动这些元件的关键。PWM可用于实现调光等各种LED效果，而且还能提供实现触觉反馈的各种振动效果。如果在固件中实现，这些技术需要精确的定时和频繁的CPU处理。因此，关键是选择支持硬件PWM的处理器/控制器。例如，赛普拉斯的PSoC4可以支持被称为TCPWM的硬件PWM块。

　　MCU能够解决上述挑战!

　　除了需要应用处理器的高级信息娱乐设备之外，MCU可以充分满足大多数可穿戴设备的需求。另外，最新MCU可在单个芯片中集成大部分功能。这对降低可穿戴设备的整体尺寸和BOM成本都具有重要作用。例如，赛普拉斯的PSoC能够集成以下功能(请注意：功能的可用性取决于相关部件)。如欲了解有关相关部件的更多详情，敬请访问：www.cypress.com/psoc。

　　• 低功率32位ARM架构(支持ARM cortex M0与M3);

　　• 256KB闪存，64KB RAM;

　　• 电容式触摸感应;

　　• 段式LCD驱动器;

　　• 硬件PWM;

　　• SPI/I2C/UART通信;

　　• 模拟前端(比较器、12位SAR ADC);

　　• 全速USB 2.0

　　智能手表的应用示例

　　我们在本文结尾来看一下采用PSoC和外部组件能够实现的一种典型智能手表的方框图。这样能够让您了解系统级实现方案，以及PSoC能够如何帮助快速开发解决方案。中间的蓝色方框表示能够集成到单个PSoC的功能。

　　图3 – 典型的智能手表系统