jinFPGA穿戴应用54

Copyright©2006AgateLogicInc.ConfidentialFPGA在可穿戴设备上的应用创新Applicationinnovationwithultra-low-powerFPGAforwearabledevices王海力博士业务发展部副总裁2014年4月www.capital-micro.com京微雅格（北京）科技有限公司CapitalMicroelectronics2内容提要CME-R低功耗FPGA产品简介4结论5FPGA在可穿戴设备中的机会与应用创新3可穿戴设备解决方案剖析2可穿戴设备概况1京微雅格（北京）科技有限公司CapitalMicroelectronics3全球可穿戴设备市场价值预测Source:businessInsider1B2B5B7B~9B~11B12BWorldwide2010201120122013201420152016201720182,5005,0007,50010,00012,50015,000Wearabledevicemarketvaluefrom2010to2018(inmillionUSdollars)MarketvalueinmillionUSdollars京微雅格（北京）科技有限公司CapitalMicroelectronics4可穿戴设备分布领域智能眼镜，手表，手环，臂环，跑鞋，腰带，医疗设备…京微雅格（北京）科技有限公司CapitalMicroelectronics52013年可穿戴技术创业投资报告2013年度投资数据可见，腕戴式产品（腕带和手表）投资交易数量最大，占比超过1/3；而交易额占比超过2/3，是可穿戴技术最热门的领域头戴式和眼镜类可穿戴设备的合计交易数量、交易额均位于腕带式产品之后主要原因：腕戴式产品的功能更为复杂（主要用于游戏、视觉增强现实、数据图形可视化、视觉信息分享、“意念”操控等用途），技术开发难度更大，走向市场需要更多时间和历练手环、智能手表产品在更多企业的推动下，已经更快地走向市场并在广泛而激烈的竞争中实现了迭代--2013年度可穿戴技术创业投资报告京微雅格（北京）科技有限公司CapitalMicroelectronics62013年硬件创新与趋势报告2013年1-9月，资本实验室共收录可穿戴技术创业投资案例25起，已披露融资总额3.14亿美元，已披露累计融资额5.87亿美元。其中14家企业为近三年成立，体现出可穿戴技术作为一个新兴领域对创业企业的吸引力。--资本实验室2013硬件创新与趋势报告京微雅格（北京）科技有限公司CapitalMicroelectronics7其中，13家企业将可穿戴技术聚焦于军事、运动、健康医疗等专业领域。在未来，相信可穿戴设备及应用能够在更多具体行业发挥作用。在25起融资活动中，有3家企业均通过KickStarter获得初始融资。可见，众筹平台正在成为硬件创新，包括可穿戴技术可采用的融资来源。--资本实验室2013硬件创新与趋势报告2013年硬件创新与趋势报告京微雅格（北京）科技有限公司CapitalMicroelectronics8内容提要CME-R低功耗FPGA产品简介4结论5FPGA在可穿戴设备中的机会与应用创新3可穿戴设备解决方案剖析2可穿戴设备概况1京微雅格（北京）科技有限公司CapitalMicroelectronics9GalaxyGear(Samsung)Pebble(Pebble)Metawatch(Fossil)Smartwatch2(Sony)GEAKWatch(果壳)智能手表方案剖析京微雅格（北京）科技有限公司CapitalMicroelectronics10三星GalaxyGear六轴Memes组合传感器博通蓝牙三星AP三星电源管理Maxim电池计量计Maxim电源管理STM32处理器AMOLED供电音频Melfas触摸屏控制京微雅格（北京）科技有限公司CapitalMicroelectronics11FossilMetaWatch处理器(TI)蓝牙(TI)加速度传感器(Kionix)TI环境光传感器锂电池京微雅格（北京）科技有限公司CapitalMicroelectronics12Pebble处理器：STM32Cortex-M3,120MSTM32三轴加速度计：LIS3DH美光32M串行Flash蓝牙：TICC2564RF:松下PAN1316京微雅格（北京）科技有限公司CapitalMicroelectronics13I’mWatchPebbleOculusRift游戏头盔FitbitFlex健康腕带谷歌眼镜果壳GEAKWatch处理器飞思卡尔I.MX233454MHzSTM32F205RE120MHzSTM32F103C872MHzSTM32L15C6TIOMAP44301GHzJZ47751GHz传感技术(ST)LSM303DLHC3D加速计3D磁力计(ST)LIS3DH三轴加速计美盛MPU-6500六轴感应控制器--心跳，体温，血压通信(ST)STA2500C蓝牙控制器(TI)CC2564A蓝牙控制器-(TI)CC2540F128(Nordic)NRF8001-显示驱动(TI)TP6101LED驱动3颗LED瑞昱RTD2486AD显示接口控制器---存储2款美光NandflashLPDDRMircon32MB串行闪存华邦W25X20CL256KB串行-Sandisk的16GB闪存芯片和尔必达的内存显示1.54英寸的TFT触摸显示屏240X240分辨率220ppi(夏普)MemoryLCD144x168像素(群创lcd),HJ070IA-02D,分辨率1280x800--1.55英寸液晶屏分辨率：240×240电源管理--(泰德电)TD1484A---可穿戴手表/头戴/腕带设备解决方案横向比较京微雅格（北京）科技有限公司CapitalMicroelectronics14可穿戴医疗设备方案举例（一）心律监测仪天文台表计步器计时器便携式心电图仪(ECG)飞思卡尔活动与健康监测仪设计方案京微雅格（北京）科技有限公司CapitalMicroelectronics15可穿戴医疗设备方案举例（二）可测量心率、呼吸模式和其他生命体征可将生命体征数据无线上传至云端，用于实时分析或长期保存记录贴片型医疗保健产品可增加患者的移动性和舒适性飞思卡尔可穿戴无线医疗保健贴片设计方案京微雅格（北京）科技有限公司CapitalMicroelectronics16可穿戴设备解决方案归纳分析应用处理器(AP)摄像头传感器近距离传感器加速度传感器磁力仪传感器环境光传感器血压、心律传感器显示驱动芯片蓝牙、Wi-Fi、ZigbeeLCD/TFT触摸屏存储设备NandFlash/LPDDR/SD电池电源管理…………协处理器/GPU/DSP射频(RF)传感器应用处理器(AP)通信可穿戴设备…………京微雅格（北京）科技有限公司CapitalMicroelectronics17内容提要CME-R低功耗FPGA产品简介4结论5FPGA在可穿戴设备中的机会与应用创新3可穿戴设备解决方案剖析2可穿戴设备概况1京微雅格（北京）科技有限公司CapitalMicroelectronics18?第一年功能第二年第三年设计局限：依赖强大的AP和集成更多的Sensor京微雅格（北京）科技有限公司CapitalMicroelectronics19目前移动和可穿戴设备研发的瓶颈行业内无法同步的产品开发周期，产品设备和芯片厂商的设计周期完全不同由于AP芯片厂商无法及时灵活地满足技术标准的更新和完善目前AP芯片难以满足市场应用对传感器数量和种类日益增多的需求市场对产品差异化设计提出更高的要求功能增加和性能增强将导致功耗不断增大京微雅格（北京）科技有限公司CapitalMicroelectronics20FPGA：过去的观点传统的FPGA主要用于产品开发的前期验证现在的FPGA成本、功耗：已发生巨大的变化，直接量产投入市场京微雅格（北京）科技有限公司CapitalMicroelectronics21第一年功能第二年第三年设计机会?LowPowerFPGA伙伴芯片?LowPowerFPGA伙伴芯片?LowPowerFPGA伙伴芯片京微雅格（北京）科技有限公司CapitalMicroelectronics22FPGA的机会在哪里？•如何减轻应用处理器的工作负担，提升系统性能，降低系统功耗？协处理器•如何应对系统中越来越多的传感器对应用处理器带来的性能和功耗的挑战？传感器管理•如何应对应用处理器接口数目少，接口不匹配的问题？•如何应对全新的接口，实现快速开发？接口扩展及转换•如果应用处理器没有专门的存储器管理功能?•如果存储器接口已被别的外设占用？存储器管理•如何处理显示接口不匹配的问题？•如何应对分辨率不匹配，多路显示的问题？视频及图像处理京微雅格（北京）科技有限公司CapitalMicroelectronics23FPGA作为协处理器：中断集中处理多点触摸会在同一时间产生大量的中断给应用处理器当系统中带有多个传感器时，多个传感器也可能会在同一时间产生大量的中断大量中断的产生会来得影响处理器的性能通过超低功耗FPGA可以对同一时间的多个中断进行存储和管理，按优先级将中断传送给处理器，以减轻处理器的负担应用处理器(AP)触摸屏/传感器I2C/SPIIRQIRQ频繁的中断会严重影响处理器的性能应用处理器(AP)中断控制&FIFOI2C/SPISlaveI2C/SPIMasterI2C/SPIIRQ触摸屏/传感器I2C/SPIIRQ超低功耗FPGAFPGA负责频繁中断的集中处理，以减轻处理器的负担，提升系统性能京微雅格（北京）科技有限公司CapitalMicroelectronics24FPGA作为协处理器：实时处理应用处理器无法处理对于实时性要求很高的功能，如红外接口，如何处理？超低功耗FPGA能够快速的响应实时请求，将应用处理器从实时处理的任务中解放出来应用处理器(AP)处理器无法处理实时性要求很高的功能IR-LEDIR接口控制超低功耗FPGAFPGA实现IR接口的发送和接收解码编码SPISlave中断控制应用处理器(AP)SPIIR-TX/RX京微雅格（北京）科技有限公司CapitalMicroelectronics25FPGA作为协处理器：个性功能应用处理器(AP)通过LCD显示无法扫描条形码，如何解决？LED条形码状态机&LED控制超低功耗FPGAFPGA将条形码的信息转换为LED的闪烁，实现条形码的扫描控制寄存器&缓存SPISlave应用处理器(AP)SPILED京微雅格（北京）科技有限公司CapitalMicroelectronics26FPGA作为协处理器：“智能”显示许多手持设备或可穿戴设备在GPU/CPU进入待机模式时仍需要控制显示，这会增加系统的功耗，如何解决？通过超低功耗FPGA可以实现将需要显示的内容进行缓存并控制显示，从而有效降低系统的待机功耗GPU/CPUGPU或CPU在待机模式时仍需控制显示，如何降低功耗？显示超低功耗FPGAFPGA实现“智能缓存管理”，降低GPU或CPU在待机模式下的功耗缓存控制GPU/CPU显示LVDS接口帧缓存处理器接口LVDS京微雅格（北京）科技有限公司CapitalMicroelectronics27FPGA负责传感器管理：避免“交通阻塞”随着应用需求的提高，可穿戴设备会接更多的传感器所有传感器都与应用处理器通过慢速的I2C接口通信会造成”交通阻塞”，严重影响系统性能通过超低功耗FPGA可以实现多路传感器的I2C数据缓存，通过高速的并行接口与应用处理器进行通信，提升系统性能应用处理器(AP)所有传感器均通过同一接口与处理器通信，严重影响系统性能超低功耗FPGA摄像头传感器近距离传感器触摸屏加速度传感器磁力仪I2CI2CI2CI2CI2CI2C摄像头传感器近距离传感器触摸屏加速度传感器磁力仪I2CI2