移动设备传感器数量渐增,NXP全新MCU如何“以一对多”？

移动设备正在通过传感器引入更多的高级功能，例如场景、位置和环境感知，以及基于运动、触摸和手势的交互功能，甚至包括语音激活。在不久的将来，其他行业也将需要类似智能手机的产品功能来增强客户体验。但与此同时，MCU面临着传感器处理架构耗能过多，无法随着传感器数量增加来有效扩展的问题。面对这一挑战，NXP推出了全新的LPC54100系列，它实现了以用户为中心的智能传感器体验，在架构、功耗方面都有了全新的突破。 LPC54100如何实现超低功耗及多传感器任务处理？ 仅需3μA的极小电流即可实现持续传感器监听，这对始终开启的应用至关重要。作为传感器应用领域的首创功能，该系列产品的非对称双核架构实现了工作状态下可裁减的功耗/性能，让开发人员能够使用Cortex-M0+内核（55 μA/MHz的）来处理传感器数据采集、整合和外部通信，从而优化能效，或者使用Cortex M4F内核（100 μA/MHz）更快执行复杂数学密集型算法（例如，运动传感器融合），同时节省能源。 LPC54100系列MCU实现了基于传感器产品的一大进步，同时也是超低功耗“始终开启”传感器处理方面的重大突破。相比性能最接近的竞争产品，其能耗平均降低了20%。

LPC54100系列架构图
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NXP微控制器通用市场产品线总经理Ross Bannatyne介绍，这是一款迄今为止能够处理多传感器任务的最为节能的解决方案，它能够完成传感器监听、数据汇集，以及传感器融合和通信等多项任务。

NXP微控制器通用市场产品线总经理Ross Bannatyne
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《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 {pagination} 传感器数据处理和管理上的优化 要实现传感器数据处理和管理上的优化，在技术需要满足哪些要求？Ross Bannatyne表示LPC54100系列主要从以下三方面进行了创新。 首先，不同的传感器类型，其数据的管理方式各不相同。这款MCU采用了两个ARM内核来实现不同类别的数据管理，Cortex-M0+内核用于非数字密集型处理，如监听、数据采集以及管理，Cortex-M4F内核则用于传感器信息处理和数据通信等处理量较高的任务。 其次，这款MCU实现了业内最低功耗。Ross Bannatyne表示，在任何一个具体数据处理任务的节点，它仅调用所必须的最低的处理能力。由于来自于传感器的数据是不定时的，NXP专门针对这一特点设置了传感器监听状态，在这一状态下其耗电低至3μA，当它监听到确实有数据传过来之后，再根据具体的数据类型唤醒M0+或是 M4F内核。 此外，高能效的ADC也是这款高性能MCU的关键技术点。在全新的LPC54100系列中，NXP并未采用以往的ADC，而是从零开始设计了在1.62V~3.6 V之间支持各种规格性能的12位、4.8Msps/s 的ADC。据Ross Bannatyne介绍，一般的MCU，其ADC在高压条件下可以达到NXP这一ADC的一半速度，如果电压降低，其速度还会下降。而NXP的这一MCU在1.62V~3.6V之间都可以全速运转。此外，NXP还进行了自下而上的全新的、高能效的架构设计，包括一系列全新的模拟和数字接口，以及低功耗串行接口设计。 这款MCU产品采用WLCSP封装，尺寸低至3.28mm×3.28mm。上述特性使其适用于多个应用领域，包括移动、可穿戴健康/健身、工业应用（环境监控、家庭和楼宇自动化照明、机器人）和游戏，或者其他将较长电池续航时间作为增强最终用户体验的关键推动因素的应用场合。 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 {pagination} 典型应用案例 在一款典型的便携式健身设备中，所用的传感器类型包括心率检测仪、温湿度感应计、陀螺仪、加速度计。在这种类型的设备中，LPC54102大部分时间都处于监听状态，感应到有数据传来时，Cortex-M0+会打开，当需要运行传感器数据融合算法时启动Cortex-M4F内核。 与性能最高的竞争产品相比，监听模式下，LPC54102耗电3μA，竞争产品9μA；读取模式时，以12MHz CPU时10sps为标准，LPC54102耗电55μA，竞争产品112μA；在进行算法处理时，以84MHz CPU时每秒一次的速度，LPC54102耗电100μA，竞争产品112μA。经过综合评估，LPC54102比性能最接近的竞争产品能效高20%。

典型应用案例
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《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 {pagination} 可协作的传感器处理解决方案和开发者生态系统 为帮助嵌入式开发人员更快地向市场推出基于传感器的产品设计，NXP与战略性制造商和传感器处理中间件提供商展开了合作，包括Bosch Sensortec、CyWee Motion、Hillcrest Labs等公司。NXP还与Bosch Sensortec携手提供一站式传感器处理/运动解决方案，将LPC54102 MCU和九款应用最广泛的传感器结合使用，包括Bosch Sensortec的运动和压力传感器以及传感器融合中间件，同时使用NXP的LPCXpresso开发平台和支持。使用该解决方案，客户能够非常简单地集成运动传感和其他基于传感器的功能，增强下一代产品的功能。 Ross Bannatyne表示，作为市场上第一家提供基于ARM内核的MCU厂商，NXP提供了非常广泛的32位ARM MCU产品组合，一流的能效、一站式的解决方案、强大的软件生态系统和不断壮大的开发人员社区决方案可便于工程师更快捷地完成最终产品的设计。 而作为市场上Sensor Hub解决方案排名第一的厂商，NXP根据以往的经验首创性地推出了双核架构的MCU，适用于不同的功耗层次、不同的处理密度方法，对于客户来说，确实能够提供最佳的功耗能效比。 Ross Bannatyne补充，四项改变社会的重大趋势正推动着电子产业的发展： 能源效率、互联设备、安全与健康。紧随趋势，NXP专为互联汽车网络安全、便携和可穿戴式应用以及物联网打造强大解决方案，帮助人们实现“智慧生活，安全连结”。他相信LPC54100系列也能够成功应用于在IoT、可穿戴设备、工业等领域，帮助客户解决多个传感器所带来的电池寿命等一系列的问题，帮助众多客户在功能、成本/上市时间方面充分发挥其竞争优势。 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载