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FPGA在与MCU共存的可穿戴市场中的作用不容忽视

时间:2024-05-22 17:59:53 科技赋能

电子行业的几个众所周知的趋势包括:所有产品的生命周期都在缩短;消费电子制造商可以利用的利润窗口正在缩小;新产品的开发速度成为必须考虑的关键因素。

过去几年,FPGA帮助制造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发挥了关键作用。

如今,可穿戴产品市场正处于爆发式增长的早期阶段。

FPGA厂商相信,凭借其小型化、低成本、低功耗、可编程等特点,未来将在可穿戴市场中扮演同样重要的角色。

  是时候尝试使用 FPGA 了。

莱迪思半导体消费电子客户经理Mauri Delostrinos分析称,消费电子厂商的早期产品采用基于1个处理器和1个ASSP的架构。

对于成本敏感的市场来说,这是一种有效的方法。

然而,在进行快速开发和实现产品差异化时,有两个关键问题需要解决。

首先,基于早期的市场决策,需要投入大量的精力来开发基于ASIC或ASSP的解决方案,并且需要高昂的成本和时间来适应市场,以提高竞争力和消费者影响力。

其次,处理器本身在处理不同的 I/O、内存类型、显示器和传感器接口时通常有许多限制。

因此,如果设计需要添加不同类型的传感器,制造商要么选择更换处理器,要么重新开发 ASIC 以实现某种桥接解决方案。

“上述问题主要集中在开发速度和灵活性上,因此现在制造商越来越多地选择使用FPGA作为移动设计中的辅助芯片。

” Delostrinos 表示:“过去,FPGA 对于移动消费应用来说通常太小。

然而低密度器件的出现,彻底颠覆了以往的认识——尺寸小至1.4×1.48mm,功耗低至21μW,成本仅50美分。

,Chipworks在拆解三星Galaxy S5时发现了莱迪思的FPGA。

“在此背景下,FPGA成为MIPI显示应用的首选。

消费电子市场中的绝大多数图像传感器都使用 MIPI CSI2 接口。

通常,智能手机中使用的ASSP不具有CSI2接口,尤其是可穿戴电子设备中使用的ASSP。

FPGA可用于实现桥接功能,将CSI2接口桥接至并行CMOS接口,使制造商能够轻松更改显示类型并拥有更多供应商选择。

使用极小、低密度的 FPGA 能够实现什么结果似乎令人费解。

事实上,莱迪思新发布的iCE40 Ultra FPGA等器件可以成功实现许多功能,例如IR Tx/Rx控制、条码模拟、计步器、活动监测、传感器预处理、LED控制等。

iCE40中的器件Ultra系列集成了大电流LED驱动器、乘法器和累加器以优化定制功能的实现、SPI和I2C等标准串行接口以及大量IP硬核。

类似于ASSP的集成降低了系统功耗并加速了设计实现,因此设计人员可以将更多时间用于开发定制功能。

可穿戴显示器桥接使用标准并行总线将单个设备连接到 MIPI DSI 总线,通过使应用处理器保持更长时间的睡眠模式来延长可穿戴显示器应用的电池寿命。

在智能手表的设计中,FPGA提供自动时间同步和IO桥接功能。

由于有些MCU不支持2.5V IO,这是连接GPS模块所必需的。

通过FPGA实现接口桥接后,手表可以在佩戴者进入新时区后自动调整时间。

FPGA提供的灵活性极大地拓展了人们的想象力。

智能眼镜可以识别简单代码中包含的品牌信息。

同时,由用户操作、环境感知或传感器反馈驱动的智能视觉效果都可以使用LED轻松实现。

FPGA和MCU在可穿戴市场中共存。

莱迪思半导体消费者营销总监Subra Chandramouli表示,新一代FPGA具有低功耗和小尺寸架构,可提供智能手机、平板电脑、电子阅读器和可穿戴设备。

产品的开发是为了提供所需的灵活性。

FPGA在设备中的应用是完全不受限制的,FPGA不断增加存储器、I/O、显示器、传感器接口和SERDES,将灵活的可编程性与常用功能结合起来。

Chandramouli承认,可穿戴市场是莱迪思重点关注的领域。

但他也指出:“虽然可穿戴市场正在扩大,但仍处于起步阶段。

我们可以看到,许多OEM厂商正在尝试将不同的产品推向市场,并不断探索‘杀手级’功能。

一些可穿戴设备仍处于起步阶段。

”正在酝酿之中——具有移动通信功能的独立手表、与智能手机配合使用的智能手表、医疗监控设备和平视显示器。

“他强调,在所有类型的可穿戴设备中,小尺寸和低功耗是关键因素。

据悉,莱迪思已经推出了许多成功的设计,其中一些现已开始批量出货。

”产品可以满足这一市场需求,特别是iCE40产品系列和MachXO2/MachXO3L产品,提供高度集成的小尺寸封装,小至1.4 mm × 1.48 mm。

这些设计已被运用在一些大型OEM厂商推出的一些产品中。

中间。

”他说,“根据保密协议,不幸的是我们不能透露这些产品的名称或者我们专门为这些产品实现的功能。

“鉴于目前市场上普遍采用低功耗MCU解决方案的情况,Chandramouli认为两种解决方案将共存:“我们相信MCU和低功耗、小尺寸FPGA都将在可穿戴市场中同时存在,因为FPGA和MCU提供的功能可用于不同的应用。

例如,FPGA 是实现时序关键型控制和协议桥接功能的更好选择。

尽管两者是不同形式的可编程逻辑器件,但 FPGA 更加节能,这是可穿戴设备的关键优势。