FPGA滿足多可穿戴設(shè)備高級并行處理能力需求

　　現(xiàn)有的可穿戴設(shè)備大部分都是智能手表或健康手環(huán)。這些應(yīng)用本質(zhì)上并不“智能”，而是對智能手機(jī)的擴(kuò)展，用于輕松訪問副屏和/或進(jìn)行低速和低功耗生理體征測量，如計(jì)步器和心率測量等。隨著語音、AR和AI技術(shù)的發(fā)展，我們將會看到更多更加智能的可穿戴設(shè)備，涵蓋語音控制的智能耳機(jī)到可以進(jìn)行空間、手勢和目標(biāo)識別的AR眼鏡。這些全新的應(yīng)用，特別是涉及到空間測量(例如音頻波束形成或AR手勢檢測)時(shí)，需要實(shí)時(shí)工作的低功耗傳感器中心來同時(shí)捕捉和處理來自傳感器陣列的數(shù)據(jù)。與其他應(yīng)用處理器、MCU和DSP相比，萊迪思FPGA能夠提供靈活的I/O和更高的能耗比，可為智能可穿戴產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)處理解決方案。

萊迪思半導(dǎo)體亞太區(qū)資深事業(yè)發(fā)展經(jīng)理 Ying Jen Chen(陳英仁)

　　與傳感器相關(guān)的可穿戴應(yīng)用有兩種不同但互相依附且不斷發(fā)展的趨勢：1)多個(gè)傳感器的并行連接以及數(shù)據(jù)捕獲(如麥克風(fēng)陣列、多攝像頭應(yīng)用、多IMU應(yīng)用。這是傳感器聚合應(yīng)用的高級形式。);2)環(huán)境感知應(yīng)用對于實(shí)時(shí)工作傳感器處理的需求不斷增長。

　　使用多個(gè)傳感器，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)更高的精度或獲取更多細(xì)節(jié)，如3D深度測繪、回聲和噪聲消除以及流體運(yùn)動跟蹤等。然而，由于大多數(shù)MCU和處理器I/O數(shù)量有限并且無法捕獲和實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)并行處理，因此不適用于實(shí)現(xiàn)上述功能。而FPGA則能夠提供更多I/O和獨(dú)立的傳感器接口，更適合上述需要高級并行處理能力的應(yīng)用。對于基于視覺的應(yīng)用，如VR和AR的內(nèi)向外跟蹤或虹膜跟蹤，萊迪思的MachXO3和CrossLink可編程ASSP(pASSP)可用于執(zhí)行多攝像頭聚合;如果對于深度測繪等自主計(jì)算有需求的話，可以使用具有更強(qiáng)處理能力的ECP5。萊迪思的iCE40移動FPGA產(chǎn)品系列經(jīng)過優(yōu)化，可提供功耗更低、尺寸封小和成本更低的特性，是低功耗和低數(shù)據(jù)速率應(yīng)用(如麥克風(fēng)陣列和紅外傳感器陣列橋接以及預(yù)處理)的理想選擇。萊迪思最近推出的iCE40 UltraPlus增加了I3C支持，可實(shí)現(xiàn)低功耗、實(shí)時(shí)攝像頭連接以及低延遲的預(yù)處理應(yīng)用。

　　實(shí)時(shí)工作傳感器應(yīng)用通常采用兩層式設(shè)計(jì)架構(gòu)來最小化功耗。第一層通常是使用實(shí)時(shí)工作的處理單元在第二層架構(gòu)中功耗驚人的應(yīng)用處理器處于睡眠模式時(shí)執(zhí)行音頻、視頻或IMU分析;當(dāng)檢測到特定的觸發(fā)行為時(shí)(例如觸發(fā)短語、有人活動或特定手勢)時(shí)，應(yīng)用處理器就會被喚醒。FPGA的并行處理能力和低功耗特性非常適合低延遲、實(shí)時(shí)工作的觸發(fā)決策應(yīng)用。除了能夠?qū)崿F(xiàn)多種互連功能之外，iCE40 UltraPlus還是一個(gè)很好的平臺，可用于執(zhí)行低延遲、實(shí)時(shí)工作的音頻和視頻環(huán)境感知處理以及相關(guān)可穿戴應(yīng)用的決策功能。