為智能手機(jī)傳感器節(jié)能？ 超低密度FPGA有招！

　　從屏幕旋轉(zhuǎn)、運(yùn)動(dòng)檢測、數(shù)字羅盤和3D游戲，到增強(qiáng)實(shí)境(AR)、數(shù)碼影像防抖技術(shù)、定位服務(wù)(LBS)、室內(nèi)及多樓層盲區(qū)導(dǎo)航功能，以加速度計(jì)、陀螺儀、氣壓計(jì)為代表的傳感器正在智能互聯(lián)時(shí)代扮演著重要的角色。因此，對智能手機(jī)設(shè)計(jì)者而言，一個(gè)顯而易見的挑戰(zhàn)是，如何管理手機(jī)中迅速增加的傳感器?

　　有限的資源

　　利用手機(jī)應(yīng)用處理器，或是以MCU/ASSP/ASIC為核心的“SensorHub”對傳感器進(jìn)行管理的做法并不新鮮。但Lattice公司消費(fèi)類移動(dòng)電子產(chǎn)品市場部經(jīng)理SubraChandramouli認(rèn)為，每添加一顆傳感器，有限的系統(tǒng)GPIO資源就會(huì)成為阻礙設(shè)計(jì)者前行的第一顆“絆腳石”;其次，不同的傳感器帶來了特定接口的要求，從而對AP或MCU可以支持的傳感器數(shù)目帶來了限制，增加了設(shè)計(jì)的復(fù)雜性并延長了產(chǎn)品開發(fā)過程;第三，由于傳感器的絕對數(shù)量在增加，它們在不斷收集時(shí)間敏感型數(shù)據(jù)的過程中，使得AP成為系統(tǒng)功耗的最大消耗者之一。

　　為了解決這些限制，并應(yīng)對不斷增長的功耗、成本和尺寸目標(biāo)，在多傳感器的移動(dòng)電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，一些智能手機(jī)開發(fā)人員開始放棄傳統(tǒng)意義上將傳感器連接至AP/MCU的做法，轉(zhuǎn)而選擇使用專門針對移動(dòng)應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化的低密度現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)產(chǎn)品，從消耗大量功耗的應(yīng)用處理器中分離傳感器管理功能。Lattice日前宣布推出的超低密度iCE40LMFPGA就是一例。

　　靈活的方案

　　iCE40LMFPGA帶有選通信號發(fā)生器硬IP、I2C和SPI接口，通過采用25-ball/16-ballWLCSP(晶圓級芯片)封裝技術(shù)，iCE40LM系列最小的封裝尺寸僅為1.4mmx1.48mmx0.45mm。它在單芯片集成了許多先進(jìn)的功能，如：IrDA、條碼仿真、呼吸LED、以及可用于添加用戶自定義功能的邏輯。更重要的是，iCE40LM系列工作模式下的功耗低于1mW，采用iCE40LMFPGA方案比傳統(tǒng)單AP方案的功耗降低約100倍，比AP+MCU相結(jié)合的設(shè)計(jì)功耗低10倍。

智能手機(jī)傳感器管理 FPGA比AP+MCU方案功耗低10倍

　　iCE40LM傳感器管理解決方案的功耗降低了幾個(gè)數(shù)量級

　　SubraChandramouli表示，通過采用低密度FPGA產(chǎn)品作為傳感器連接樞紐，設(shè)計(jì)師可從移動(dòng)設(shè)備的計(jì)算核心中將計(jì)算密集型傳感器管理功能進(jìn)行有效分離，不但速度比協(xié)處理器和ASSP快，還大大減少了功耗和電路板面積。巨大的設(shè)計(jì)靈活性據(jù)稱是此類產(chǎn)品帶給設(shè)計(jì)師的另一大優(yōu)勢。