本文來自微信公眾號“電子發(fā)燒友網(wǎng)”，作者/莫婷婷。
近年來，隨著可穿戴設備向高端應用發(fā)展，更多的MCU被整合到系統(tǒng)中，這些MCU通常可能包括負責應用邏輯和控制的MCU、負責傳感器數(shù)據(jù)集中的MCU以及負責BLE無線連接的MCU等，同時系統(tǒng)還需要具備獨立的電源管理芯片給這些MCU供電。
在需求之下，技術挑戰(zhàn)也隨之出現(xiàn)，由于物聯(lián)網(wǎng)應用的復雜程度越來越高，產(chǎn)品的尺寸越來越小，續(xù)航的要求越來越長，傳統(tǒng)的多芯片的方案往往可能難以滿足設計要求。為了解決這些問題，MCU的設計需要重新考量。
目前，業(yè)內(nèi)多家上游廠商都針對性推出低功耗MCU，其中ADI通過單一芯片就集成傳統(tǒng)上多片MCU，內(nèi)置電源管理模塊，從而達到延長電池壽命的目的。例如ADI推出的MAX32650，采用90 nm工藝，集成了具有浮點運算單元的Cortex-M4，具有3MB Flash和1MB SRAM，適用于電池供電應用，最典型的案例就是應用在智能手表上。
由于智能手表在具備傳統(tǒng)的計時定時功能的基礎之上，還要求具備一定的健康監(jiān)測甚至是環(huán)境監(jiān)測的功能，比如說像心率、血氧、氣壓、海拔等等，這就要求系統(tǒng)需要裝備更多的外圍傳感器，同時也意味著更多的數(shù)據(jù)存儲要求。
ADI公司中國技術支持中心高級應用工程師辛毅介紹，MAX32650集成的存儲器極具競爭力，使得器件可以通過高效的操作就能夠管理更多的數(shù)據(jù)，在支持醫(yī)療或者是可穿戴應用的同時不會耗盡代碼的空間。“可以說目前在同行業(yè)的市場上也很難找到這樣大存儲空間的低功耗的MCU產(chǎn)品。”
另一方面，除了數(shù)據(jù)存儲需求，高端化智能穿戴設備還會在主控中集成光學傳感器、體表溫度傳感器和電化學傳感器等多種傳感器，從而實現(xiàn)實時監(jiān)測個人身體健康狀況。目前，健康監(jiān)測功能已經(jīng)逐漸成為可穿戴設備的標配功能。在終端設備上，具備健康監(jiān)測功能的可穿戴設備包括智能手表、智能手環(huán)、TWS耳機、智能衣服等。對于MCU來說，豐富功能的實現(xiàn)需要裝備更多的外圍傳感器。
為此ADI推出的MAX 32660，該產(chǎn)品具備多個資源，可以更好地控制傳感器，并且實現(xiàn)通信。該產(chǎn)品被應用在具備心率監(jiān)測的TWS耳機上。需要注意的是，由于TWS耳機取消了耳機線和耳機插口，因此要在極小的空間尺寸下內(nèi)置電池、電源管理模塊、MCU、音頻器件、傳感器等等元器件，對元器件小型化的需求更加迫切，為了適配TWS耳機的小空間環(huán)境，MAX 32660的尺寸僅為1.6mm*1.6mm。
當前，可穿戴設備種類不斷豐富，除了智能手表、TWS耳機之外，智能頭盔也是其中的細分產(chǎn)品。智能頭盔的應用場景是：需要電池供電，又需要調用包括關鍵字拾取、語音控制等AI功能。AI MCU應運而生，并在此發(fā)揮出了關鍵價值。
AI MCU可以在邊緣也就是設備本地運行AI，而不是依賴云端運行AI，因此具備速度快、不需要外部存儲、時鐘控制靈活和超低功耗等四大特色。適用于需要使用電池供電、需要及時決策的可穿戴設備。
辛毅介紹，ADI推出的AI MCU MAX7800 X方案基于ARM Cortex-M4和RISC-V處理器，集成CNN加速器，具備更高的數(shù)據(jù)吞吐量，速度提高了100倍。且該方案可以在功耗、速度、成本這三個方面達成最優(yōu)的平衡，其中成本還能低于FPGA、GPU解決方案。
可以看到，在智能穿戴設備的功能越來越多，性能也越來越強的需求下，MCU作為關鍵元器件也在不斷迭代，不管是低功耗MCU還是AI MCU，未來隨著需求的進一步提高，其技術還會迎來新的迭代。
