怎樣設計一款可穿戴SoC?

可穿戴設備時常遇到一個致命的問題:電池續航太短。一些開發者把這歸咎於專為可穿戴設計的SoC的缺乏。筆者之前的一篇文章也有提到,目前很多可穿戴設備仍使用改版的手機和平板處理器。

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那麼,如果開發者能夠設計自己的可穿戴SoC,首先會考慮的是什麼呢?

在系統層面,系統設計師首先需要對屏幕重新考慮。Forward Concepts的總裁Will Strauss表示,手機上最耗電的部分就是屏幕。因而“如果不需要用到彩色就改用黑白屏”的做法是可取的,其它電量浪費包括“身邊沒有熱點,WiFi卻開著。”

在芯片層面,Linley Group的首席分析師Linley Gwennap把“高性能應用處理器”稱為主要的電量殺手。擁有4個或8個核心的處理器,特別是那些大的核心,比幾年前那些單核或雙核處理器要耗電得多。他認為選擇一款低能耗處理器(CPU,DSP)與無線通訊(藍牙、WiFi、移動信號)的組合應該是可穿戴SoC的首要問題。

Ceva的營銷副總裁Eran Briman也認為應該拋棄多核處理器,他表示使用一個多功能DSP核心加上一個小MCU/CPU的組合可以是可穿戴SoC的設計方法。

DSP+MCU的基本原理是讓DSP來負責“永久語音”的任務。而當需要時,DSP會觸發MCU運行,從而在整體上減少電量消耗。

Ceva的DSP平臺支持“always-on功能和低能耗連接,這兩點對可穿戴設備十分關鍵。”

讓DSP實現“永久語音”

先來看看屏幕熄滅狀態下主要的耗電任務有哪些。根據Briman的解釋,這包括藍牙低能耗,傳感器集合,永久語音和永久攝像頭(臉部識別,手勢)功能。如果一個單一的DSP核心——運行能耗非常低——可以做到這些功能。這將大幅度降低為物聯網、可穿戴和無線音頻設備所設計的芯片的成本、復雜度和功耗。

Moto X是第一款讓DSP負責always-on功能的移動設備,其使用瞭德州儀器生產的C55 DSP來運行低功耗語音識別。當聽到語音時DSP會激活應用處理器。

Always-on到底有多耗電

“Always-on顯然並不是主要的電量殺手,但如果沒有合理的實現,這可能會降低約10%的電池續航時間,”Gwennap表示。“未來設備的目標是把它的電池續航影響降低到2%或更低。”

Moto X並不是唯一一款通過使用DSP處理Always-on功能來應對續航問題的移動設備,包括iPhone 5S和Galaxy S4/S5在內都有always-on的傳感器中心。隻不過它們沒有Moto X的語音激活功能。Qualcomm和Audience也在用DSP來實現always-on功能。對沒有語音交互的可穿戴設備來說,MCU傳感器中心是個不錯的解決方法,而DSP對語音是不可或缺的。

為瞭解釋其DSP是如何降低功耗的,Ceva提供瞭一個例子,一款帶有麥克風、攝像頭和運動傳感器的智能手表,Gwennap表示手表中的DSP可以持續接收語音,持續識別人臉,持續監控傳感器,並控制與遠程設備的藍牙連接。它還能處理一些簡單的屏幕,比如保證時間的準確性。

Briman對EE Times表示他們這款DSP實現所有上述功能的功耗隻有0.15 mW。Ceva預計使用其TeakLite-4 DSP的“用戶中心的物聯網”設備(與人交互的)將在年底或明年初上市。

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