在“分析物联网的要求—榜首部分”中介绍了先进的工艺技能、低功耗规划技能、多核体系的功耗问题、内核间的通讯、串行存储器接口以及体系安全。第二部分, 咱们将介绍 BLE 无线链路、模仿前端、智能接触界面以及其他重要的物联网规划技能。
无线衔接技能的开展：
依据物联网的设备衔接仍处于起步阶段。这意味着，跟着新运用程式的出现，明显进步了微操控器(MCU)体系在速度、功耗、规模和容量方面的需求。该范畴的潜在商机打破了在规划方面的局限性。蓝牙技能联盟最新(特别利益集团)宣告，蓝牙5.0规范定坐落电子工业对物联网市场需求的典型布局。内容指出，全新的 BLE 规范可供给两倍的传输速度、四倍的传输规模以及播送包的数据承载量是上一个版别的8倍。这些新的技能特性将极大地促进物联网设备与咱们日常日子间的各种衔接。MCU作为物联网设备的中心，有必要与时俱进，紧跟协议的开展进程，支撑新规范供给的各种特性。以下是行将推出的最新BLE规范的首要特性。
· 速度(传输更快)：蓝牙5.0传输速度上限为2Mbps，是之前4.2版别的两倍。
· 传输间隔(通讯间隔更远)：有用作业间隔可达300米，是旧版别的4倍之多。
· 低功耗(延伸电池/设备作业时刻)：协议优化大大下降了能源耗费，进步了其功用。
· 播送才能(更大的承载量)：协议优化将进步800%添加的数据播送包的承载量。
· 安全功用：高安全加密及认证，确保只允许经授权用户盯梢设备方位和安全配对。
扩大处理器容量、内存及功耗方面的功用不会随便而来。关于许多运用程序而言，底层硬件(例如MCU)需求做出相应调整以习惯这些特性。因而，生产商在规划下一代MCU时有必要时刻紧记这些要求。例如，赛普拉斯 PSoC 6 BLE MCU(见图1)为物联网规划人员供给BLE 5.0所具有的这些功用。
图1：PSoC 6 BLE子体系框图
虽然这些特征会添加MCU的负载，但也能为终端用户带来许多优点：
· 功用(规模优势)：比较于依据物联网的其他协议，如Wi-Fi及ZigBee，BLE现已成为无线通讯协议的首选。改善过的掩盖规模将确保蓝牙设备(如扬声器、智能门锁、灯泡等)能够在家里恣意方位完成彻底衔接。这是真实完成智能家居的要害一步。BLE 5.0也有或许替代高功耗的Wi-Fi，操控智能家居设备。改善后的掩盖规模还能让智能手表等设备更便利地接纳来自智能手机的即时告诉。
· 低功耗(速度优势)：更快的转输速度进步了呼应才能。关于那些非数据密集型物联网设备来说，更快的速度意味着会带来更低的耗费及更长的运用寿数。例如，将传输速度添加两倍，发送/接纳时刻削减近一半。这样就能够削减功耗，因为设备能够敏捷进入低功耗办法。此外，更高的传输速度支撑周期性的设备软件更新，这将是物联网运用的一个重要功用。
· 无线衔接服务(播送容量优势)：播送容量的明显添加将使信息传输愈加丰厚和智能化，Beacon等无线衔接服务将能够传输更多的信息。举例来说，Beacon能够传输实践内容，而不是经过URL指向内容。这或许将从头界说蓝牙设备传达信息的办法，因为它经过无需衔接的物联网传输信息，而非蓝牙配对设备办法。这有或许让财物盯梢和智能废物办理等先进的运用愈加智能地运用网状网络。
智能接触界面：
正如榜首部分中所讲到的，物联网设备跨过消费类、工业、轿车和商业运用范畴。这些运用都能受惠于漂亮的的用户界面，且具有产品差异化，如接触显现屏、按钮/滑块以及近间隔感应。为了让用户享用最佳体会，接触显现器还需支撑手势辨认、防水、手腕感应及戴手套接触。这些特征都能够经过低功耗的电容感应技能完成，除此以外，接触感应还能够协助优化功耗，例如运用近间隔感应来检测用户何时运用设备。将电容感应集成在 MCU 中则无需独自的专用传感设备，此外，此项集成还能够进步成效、功用而且下降本钱(参见图2)。
图2：集成BLE衔接与电容式接触感应的PSoC 6
电容感应是完成立异运用和进步产品特征的要害技能：
智能家居开关─个人长途操控家用设备能够为日子带来带来许多优点，智能家电也是如此。支撑智能家电需求两个要害的构建模块：一、无线衔接，用于将设备衔接到云端;二、能够由多个源头操控的智能开关，如云端、遥控、智能手机及/或用户本身输入指令。
图3：电容感应的智能开关
带有电容感应的智能开关能够完成许多高档功用：
1. 智能调光─电容感应滑块为调光功用供给了一个直观的物理接口。BLE使调光器具有无线衔接功用，便利其放置在房屋内的恣意方位。
2. 存储功用─MCU能够保存其内部存储中挑选的亮度设置，并在电源中止或后续运用时康复设置。
3. 安全性─智能开关的高压沟通部分与继电器是阻隔的，用户实体操作界面部分只用于处理低功率DC，然后确保用户安全。
4. 照明功用─MCU能够在开关上供给LED照明，以便用户在漆黑中找到开关。这一特功用够运用依据电容的近间隔感应来发动。
5. 手势功用─智能开关具有检测近间隔和接触手势的才能，可轻松快速完成装备以运转特定使命。
6. 操控功用─支撑依据物联网的MCU与电容式感应的开发生态体系，简化了对开关的办理，并兼容多个来历操控。
人体检测 — 依据电容式感应技能，能够在特定的规模内探测到包括人体在内的任何导电物质(因为质量的存在)。电容式感应技能丰厚了物联网(IoT)设备的功用特性兴趣化。例如，出于安全性和低功耗要素考虑，可穿戴设备需求能够检测出设备是否被运用者配带在手腕上。其作业原理十分简略。当用户佩带设备时，电容式传感器就会检测到手腕上的手环然后触发确认设备，避免别人窃视到其间的重要数据。同理，当用户没有佩带设备时，则会进入低功耗运作办法。这些规划有助于延伸电池寿数，一起，这也是任何可穿戴产品所需求考虑的重要要素。
图 4 ：电容式感应手腕检测功用
电容式接触滑块— 滑块是一种重要的用户输入机制，可协助用户轻松地与物联网产品相互效果。相较于大屏幕设备而言，此功用特别适用于小型可穿戴式设备。考虑到这个屏幕或许很小，当用户手指掩盖在屏幕上时，难以观看和更改参数或导航菜单。电容滑动模块运用户只需悄悄一扫就能够在不同的菜单/屏幕之间滑动。相同的滑块电极能够被用作点电容式接触按钮，用于输入数据或挑选菜单项。下图显现了电容式接触滑块的表现办法。
图 5 ：电容式接触滑块
电容式接触显现屏 ─接触显现屏为中型及大型的物联网设备供给丰厚的用户界面。从微波炉到手持式医疗设备，从智能手表到工业操控器等等。一般，运用电容接触技能结合显现屏上通明的铟锡氧化物层(ITO)来完成接触显现屏。依据这种运用办法，电容式触控技能要求能够在湿润的环境下作业。
图6：电容式接触显现屏
依据手势的轻浮用户界面─ 特别的手势在进步用户体会方面发挥着要害效果。不同的手势功用可协助物联网制造商区别其产品在市场上的位置。例如，一款无线蓝牙扬声器可直接经过不同的手势来操控音量、上下曲等。手势功用已逐渐成为用户界面最简略直观的办法之一。智能手势包括：向左右恣意方向滑动、单击、双击、长按键等等。设备能够由指定的用户手势“唤醒”，因而手势功用不只能够简化UI，而且还能够下降功耗。
图7 ：电容式触控 / 手势挨近
物联网传感器和接口 ：
物联网运用一般是由传感器、安全处理器和无线链路组成。传感器是物联网运用的要害技能。人类经过感官与外部环境进行沟通。传感器能够加强人们与其周围环境的互动。
图 8 ：集成 BLE 衔接的PSoC6及%&&&&&%式触控模块
物联网运用程序遍及含有一个或多个传感器。这些传感器首要分为数字传感器和传统的模仿传感器。模仿传感器接连不间断的输出模仿信号，如电流或电压。经过传感器的量程取得所对应的丈量值。市道上有多种模仿传感器，包括环境光传感器、温度传感器、声响传感器和紫外线传感器等。
比较之下，数字传感器是经过数据的数字化转化和传输的传感器。经过数字传感器将被丈量值直接从模仿信号转化为数字输出。在许多运用中，数字传感器正逐渐替代模仿传感器。数字数据经过电缆或其他前言传输，将不会发生传输损耗。常用的数字传感器包括加速度传感器、压力传感器、磁力计和GPS等。
不管模仿传感器仍是数字传感器，都需求经过一个接口电路将数据传递到依据物联网的MCU上。信号调理电路用来处理/进步模仿传感器的信号输出。这些电路一般被称为模仿前端(AFE)。AFE包括一个偏置电路、一个扩大器、多个比照器、一个数模转化器(DAC)、多个模仿多路转化器、多个参阅电压、一个用于按捺噪音的滤波网络、偏移消除等过错按捺技能以及一个用于数字化和处理传感器数据的模数转化器(ADC)。相反，数字传感器只需求一个数字化的通讯途径，需求运用一个通用异步收发传输器(UART)、%&&&&&%总线(I2C)、 串行外设接口(SPI)或SPI通讯端口将其输出传送到MCU。
将传感器与传统的微操控器衔接起来，需求在芯片外构建接口电路，虽然某些设备或许现已将一个固定的ADC集成到了MCU中。关于物联网运用而言，最理想的莫过于完成完好的模仿和数字组件与高度集成的MCU相结合。
图 9 ：PSoC 6 BLE AFE 及 DFE
模仿前端在物联网中的用例：
让咱们以心率监督仪( HRM )为例，了解一下物联网运用关于模仿前端( AFE )都有哪些需求。当HRM作业时，要求模仿信号调理电路以便其正常运作。丈量心率有多种办法，最常用的三种是：
· 光学体积描技能( PPG )
· 心电图( ECG)
· 心音图( PCG)
光学体积描技能(PPG ) 是一种丈量心血管脉冲波形的光学办法。经过人体动脉血流量的周期性脉动引致脉冲波。该丈量办法需求运用一种光源和一个光电二极管(接纳器)完成。经过红外线LED光源照射到皮肤上的光线能够检测到压力脉冲所引起的体积改变，然后丈量出传送或许反射到光电二极管上的光的总量。图10显现了PPG丈量办法的AFE电路。
图 10： PSoC 6 BLE AFE 示例─ 光学体积描技能(PPG ) 心电图(ECG)：当心脏经过去极化和复极化，会发生电流会并分散到整个身体。经过在人体皮肤上的特定点放置电极来检测这些电脉冲。心电图(ECG)经过探测到的这些不同的心电脉冲，来追寻心脏的全体跳动节律。因为心脏肌肉的跳动效果和被感应到的身体点之间的距离，这些电信号介乎0.1mV至1.5mV。两个距离的输入点间的潜在区别被运算扩大器扩大。信号由ADC采样模仿数据转化，集成的ADC采样用于引导补偿电流进入扩大器的反应回路。经过堵截采样间的电路模仿部分的电池供电单位以节约耗电量。
图 11 ： PSoC 6 BLE AFE 示例──心电图( ECG )
心音图(PCG )：心脏瓣膜在翻开和封闭时会发生缩短和扩张的声响，一般能够经过听诊器听到。传声器用来收集心跳，以及依据收集到信号来丈量心率。这些声响都显现为有节奏的心率跳动。这种声学特性在心音描记仪中来确认心率。对来自传声器的电信号进行扩大，并经过噪声滤波器消除外部噪声。运用数字滤波器从ADC数据中过滤出杂音和有节奏的声响，然后能够正确的计算出心率。
图 12 ： PSoC 6 BLE AFE 示例──心音图( PCG )
开发人员在规划物联网设备时许多挑选。经过了解依据物联网MCU的各种功用，挑选集成处理器，可简化规划、进步功用、明显进步产品成效，而且下降整个体系的本钱。此外，开发人员可完成立异运用，使设备更具有易用性，然后领先于市场内的其他产品。
获取以下相关资料信息，敬请点击www.cypress.com/psoc6：
1. PSoC 6 BLE 系列数据表
2. PSoC 6 BLE 架构技能参阅手册(TRM )
3. PSoC 6 BLE 寄存器技能参阅手册(TRM )
4. AN210781- PSoC ® 6 BLE入门
5. AN217527- PSoC® 6 硬件规划考虑要素
