FPGA节能与可编程特性助力可穿戴设备更具竞争力

上网时间: 2014年12月11日? 作者:余敏? 我来评论 【字号: ? ?小】

关键字:FPGA? 可穿戴设备? 智能手表?

电子产业几个众所周知的趋势包括:所有产品的生命周期都在变短;消费类电子产品制造商可以利用的盈利窗口不断缩小;新产品的开发速度已成为必须考虑的关键因素。过去数年,FPGA帮助厂商在标准形成之前灵活地实现各种系统功能,因此在一些新兴市场的发展中扮演了相当关键的角色。如今,可穿戴产品市场正在爆发式增长前期,FPGA厂商相信,凭借小型化、低成本、低功耗、可编程特性,未来在可穿戴市场也将发挥同样重要的作用。

是时候尝试使用FPGA了

莱迪思半导体消费电子产品客户经理Mauri Delostrinos分析表示,消费类电子产品制造商早期的产品采取基于1个处理器和1个ASSP的架构。相对于成本敏感的市场来说,这是一个有效的方法。然而,在进行快速开发和实现产品差异化时却有两个关键的问题需要解决。

FPGA节能与可编程特性助力可穿戴设备更具竞争力_《国际电子商情》莱迪思半导体消费市场营销总监Subra Chandramouli_1
莱迪思半导体消费市场营销总监Subra Chandramouli

首先,基于早期的市场决策,需要大量的精力去开发ASIC或基于ASSP的解决方案,而在顺应市场提升竞争力和消费者影响力时,需要付出高昂的成本和时间代价。其次,在处理不同的I/O、存储器类型、显示屏和传感器接口时,往往处理器本身就具有许多限制。因此,如果某个设计需要添加一个不同类型的传感器,制造商要么选择更换处理器,要么重新开发ASIC来实现某种桥接解决方案。

“上述问题主要集中于开发速度以及灵活性,因此现在制造商们越来越多地选择在移动设计中采用FPGA作为辅助芯片。”Delostrinos表示,“过去的FPGA在移动消费类应用看来往往尺寸太大、成本高昂、功耗过高。不过,低密度器件的出现彻底颠覆了先前的认识——尺寸小至1.4×1.48mm、功耗低至21μW、成本只需50美分。举个例子,Chipworks在拆解三星的Galaxy S5时发现了莱迪思的FPGA。”

在这种背景下,FPGA成为了MIPI显示屏应用的首选。消费电子市场的绝大多数图像传感器都使用MIPI CSI2接口。通常情况下,智能手机中使用的ASSP并不具备CSI2接口,特别是可穿戴电子设备中的ASSP也是如此。FPGA可用来实现桥接功能,将CSI2接口桥接至并行CMOS接口,使得制造商可以方便地改换显示屏类型,拥有更多的供应商选择。

使用尺寸极小、密度很低的FPGA究竟可以获得怎样的结果,这似乎让人感到疑惑。事实上,诸如莱迪思最新发布的iCE40 Ultra FPGA器件可以成功实现许多功能,如IR Tx/Rx控制、条码仿真、计步器、活动监测、传感器预处理和LED控制等等。iCE40 Ultra系列中的器件集成大电流LED驱动器、乘法器和累加器来优化客制化功能的实现、诸如SPI和I2C的标准串行接口以及大量IP硬核。与ASSP相似的集成降低了系统功耗并加速设计实现,因此设计人员可以花更多的时间在客制化功能的开发上。

本文下一页:FPGA与MCU共存可穿戴市场

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