MEMS、MCU和傳感器融合的平衡

　　另一種方法是將MCU與一個或多個傳感器相集成。飛思卡爾稱之為“智能傳感器集線器”，并曾在2011年推出MMA955x系列器件時介紹了這一概念。其他廠商(特別是Bosch和ST)近期也推出了配備了集成式MCU的設備;飛思卡爾預計將于近期推出另一款產(chǎn)品。

　　當選擇智能傳感器集線器時，您希望查看廠商是僅僅將MCU連接到現(xiàn)有傳感器上，還是為傳感器融合優(yōu)化系統(tǒng)。一般來說，這是“優(yōu)化功率”的代名詞。讓我們來看看圖3所示的系統(tǒng)背景中的一些優(yōu)化。

　　內(nèi)存：智能傳感器集線器通常從閃存運行。就芯片面積和成本而言，閃存和RAM都是昂貴的資源。您是否有足夠的內(nèi)存來完成這項工作?另外，您支付的內(nèi)存超出了您的需求嗎?RAM/閃存比例適合您的應用嗎?通常來講，融合算法需要的RAM比基礎(chǔ)控制應用需要的多。每三次或四次閃存采用1KB的RAM可能適合融合應用。人們通常想要更多，而不愿意得到的更少。

　　閃存往往是系統(tǒng)中速度最慢的存儲器。閃存接入是否妨礙了您的系統(tǒng)性能?或者您是否有某類閃存高速緩存器或面向未來的緩沖器?

　　時鐘域：當傳感器集線器處于低功耗狀態(tài)時，負責與主系統(tǒng)通信的從端口接口是否能夠正常運行?低功耗狀態(tài)有多低? 理想情況是能夠關(guān)閉集線器上的所有時鐘。這意味著您的串行端口需要外部計時。大部分標準MCU將串行端口時鐘看作數(shù)據(jù)，以2倍或4倍的數(shù)據(jù)速率來采樣數(shù)據(jù)。這會消耗功率，但在數(shù)據(jù)穿過集線器內(nèi)的時鐘域時保證不會出現(xiàn)問題。為集線器優(yōu)化的MCU不會強制您選擇這個選項。

　　時鐘頻率：您將系統(tǒng)從慢時鐘速率切換到快時鐘速率或者再切換回慢速率的速度有多快?MCU經(jīng)常使用鎖相環(huán)路功能來執(zhí)行慢時鐘頻率乘法運算，達到實用范圍。鎖相環(huán)路運行良好，但會消耗(根據(jù)傳感器標準)大量功率，也需要花一些時間來鎖定最終頻率。圖3所示系統(tǒng)使用一個按需在兩個頻率之間切換的振蕩器。

　　內(nèi)部派生時鐘經(jīng)常隨著溫度產(chǎn)生1% -3%變化。針對不同應用，您可能對此并不在乎。但如果您在乎(如果您正在整合速率，您就會在乎)，可以考慮采用緩慢外部時基，將其輸入到一個片上定時器。根據(jù)內(nèi)部時鐘周期測量外部時鐘，并根據(jù)觀察到的比率，動態(tài)地調(diào)整幀速率。

　　采樣率：您如何管理采樣率? 圖3所示系統(tǒng)包括確保恒定幀速率的定制“幀間隔計數(shù)器”，與高頻/低頻操作模式的時長無關(guān)。如果您的設備有晶體振蕩器，頻率(32kHz)是否適度，是否會消耗過多功率?

　　模數(shù)轉(zhuǎn)換器精確度：您的轉(zhuǎn)換結(jié)果的分辨率有多少有效位? 轉(zhuǎn)換精度與轉(zhuǎn)換速度之間是否平衡?

　　硬件加速器：您的智能傳感器集線器是否提供了識別主要運動事件(在硬件方面，無CPU干預)的所有選件?引擎的通用性如何? 同樣，如果硬件中實施了一部分算法，這些算法是否能夠通用，還是要求您采用特定的融合庫?

　　其它設備：您的智能傳感器集線器在管理其它設備方面有沒有限制? 您是否有足夠帶寬、用于緩存的RAM，以及用于計算的MIPS?

　　開放性：您的集線器是否是固定的功能，或者您是否能夠定制其上的代碼? 是否有實現(xiàn)這些目的所需庫和工具? 如果采用Android操作系統(tǒng)，是否需要提供驅(qū)動程序和定制HAL(硬件抽象層)? 如果采用Windows 8操作系統(tǒng)，集線器制造商是否提供HID/I2C或HID/USB接口?

　　一般來說，所有這些因素將會推動系統(tǒng)設計人員從下面兩個方面來考慮解決辦法：最大限度地減少依靠更高級的軟件功能實現(xiàn)融合的傳感器數(shù)量;或者采用傳感器制造商打造的高度集成的傳感器子系統(tǒng)和參考設計，實現(xiàn)輕松集成和定制。