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DA1469x如何用Arm Cortex M0来管理蓝牙通信?

时间:2021-03-01 01:04:35

可穿戴产品的主要矛盾是日益增长的功能需求与极其有限的电池容量之间的矛盾。

主流智能手表的电池容量不到500 mAh,而主流手环的电池容量只有100 mAh左右。与手表等固定物联网终端节点相比,可穿戴产品的唤醒时间有一个数量级的差异。

因此,待机时间短、功能少、测不准(为省电导致系统性能下降)等用户困扰我们通常企业都会影响最终通过关联到功耗与电池容量的矛盾,在电池管理技术发展没有进行突破自己之前,工程师只能在降功耗上动脑筋,降功耗的前提是有一款对可穿戴应用电源策略可以考虑一个完整的芯片。

省电“狠角色”

DA1469x蓝牙低功耗系列SoC就是这样一款芯片。

马克·德·克莱克,对话半导体低功耗连接总监

其节电策略可概括为三个方面:一是多核多电源领域,对系统模块电源做精细管理:

Da1469x 在不同的应用中使用了三个核心。传感器监视器的唤醒频率最高,任务也相对简单,因此 da1469x 使用定制的低功耗可编程微 dsp 来管理传感器的数据采集,然后是蓝牙通信,da1469x 使用 armcortexm0来管理蓝牙通信,最后,da1469x 给出了 armcortexm33复杂的应用程序和算法,这些程序需要较少的唤醒时间,但需要更多的计算能力。

DA1469x中有7个独立的电源域,分为系统电源域、RAM电源域、射频电源域、通信电源域、外设电源域、定时器电源域和连续电源域。

此外,该系列芯片在进行系统管理层面发展还有其他四种电源设计模式(工作学习模式与三种休眠模式),工程师还可以通过根据企业需要合理配置电压和频率,以适应社会不同的场景信息需求。例如CortexM33核既可以在1.2V供电时全速运行在96MHz频率,也可以在0.9V供电时用最低32KHz频率以及工作(仅计时等少数学生功能正常运行)。

有了DA1469x提供的海量电源配置选项,经验丰富的工程师将能够在省电方面进行更多创新,实现“纳米级的电源控制”。

DA1469x 中高档版本将可穿戴设备所需的大部分功能集成到一个芯片中,不仅避免了板层设计差导致的泄漏增加,还避免了 PCB 面积的减少和可穿戴设备电池容量增加的可能性。

DA14697可单芯片实现联网手表;而DA14699集成了PMIC、充电器模块、电平转换器、LRA驱动器、并行接口驱动等模块,根据Dialog的数据,最多可节省38平方毫米的PCB面积,对寸土寸金的可穿戴产品PCB而言,这个数字已经很惊人。

Da1469x 结合了多项节能技术,其电池寿命预计将比其前身在类似应用中的电池寿命提高一倍,Dialog半导体低功耗连接业务主管马克?德克雷奇(mark declercq)表示。

精准度提升

DA1469x支持最新的蓝牙标准5.1,并根据客户要求进行功能优化,比如BLE支持高保真立体声。在各种无线标准中,蓝牙以其低功耗而闻名,尤其是低功耗蓝牙技术(BLE)。然而,由于强调低功耗,传统的BLE技术带宽小,不适合数据吞吐量大的应用,也不支持高保真立体声效果。传统的实现方案一般使用经典的蓝牙和BLE技术在左右声道之间分配音频,但这种实现方案的缺点是功耗高、续航能力差。

Mark表示,DA1469x是业内首款采用一种低功耗设计蓝牙信息技术可以实现的高保真立体声系统方案。它以BLE技术的功耗主要实现我们左右声道音频数据同步(时延约为1毫秒),这将让工程师在蓝牙耳机音质与功耗的博弈中更容易通过找到一个平衡点。

蓝牙5.1标准增加了测向功能,设备通过检测蓝牙信号的方向来定位。一种称为AngleofArrival的测量方法,其原理是计算发射端相对于接收端的位置,用不同的天线接收同一蓝牙发射机的信号,然后通过检测相位差来确定信号方向,从而定位。另一个叫AngleofDeparture,原理和AOA差不多。

对话提供 AoA 演示

一般室内定位方法只能实现米级定位,而蓝牙AOA与AOD方法可实现厘米级精确定位,可用于室内定位、物品追踪、门禁与无钥开锁等应用。Mark指出,目前AOA定位提供两种方法,一种是广播式方法,设备无需配对即可以进行定位;另外一种则是点对点,需要配对成功以后才能进行定位,后一种方法更适于对安全要求较高的场景。

稳定的平台

Da1469x 也改善了信号覆盖范围,大约是其前身的两倍。对于功率敏感性较低的应用,增强发射功率有助于扩大覆盖范围,提高通信的稳定性和可靠性。Da1469x 发射功率高达 + 6dbm,调谐步长为0.8 dbm,接收灵敏度为 -97dbm。Mark 称之为”未来无障碍”的蓝牙设备。

对话蓝牙性能极佳

DA1469x在安全上也很有中国特色。CortexM33内置了很多国家安全管理机制,包括IP保护作用机制、密钥防攻击机制研究以及低功耗机密机制,确保企业用户的数据进行安全。DA1469x还引入一个专用蓝牙链路加密引擎,以保证网络系统在对外直接通信时的安全。虽然我们需要通过外部闪存,但DA1469x与外部程序存储器发展之间传送的数据是实时加密数据,可以得到有效提高防范财务数据被窃取的风险。

DA1469x支持的系统连接技术非常成熟。

蓝牙大市场

根据IHS的数据,Dialog估计蓝牙低能耗技术近年来发展迅速,复合年增长率约为17%。智能电器(包括人机接口设备 HID)、可穿戴设备和近距传感是 BLE 的三大应用市场,而 Dialog 在可穿戴设备、接近感应和 HID 方面表现良好。

Dialog蓝牙产品一直以集成度高、性能好、易于开发使用而闻名,DA1469x的推出,将强化Dialog在可穿戴市场的领导地位,并帮助工程师在蓝牙技术上实现更多创新。

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