智能手機平臺植入M2M

無線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)和相關(guān)支持電子元器件的進步極大地擴展了端到端通信的覆蓋范圍，將機器到機器（M2M）通信從未經(jīng)授權(quán)的專有無線平臺推進到基于標準的空中接口和應(yīng)用接口，以及網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的系統(tǒng)上。規(guī)模經(jīng)濟正促使投資和開發(fā)向M2M終端商品化的方向演進。

　　一直以來，M2M通信技術(shù)都是在已實現(xiàn)的無線平臺基礎(chǔ)上獨立發(fā)展著?，F(xiàn)在，用于蜂窩系統(tǒng)和WLAN架構(gòu)，以及聯(lián)網(wǎng)無線短程設(shè)備（SRD）的M2M解決方案已經(jīng)面世，實現(xiàn)M2M通信擴展的各種無線技術(shù)已被整合到智能手機平臺中。

　　智能手機應(yīng)用通常采用人機接口（MMI）信息傳送機制。不過，我們可以將智能手機平臺中各子系統(tǒng)的MMI角色，與工業(yè)和軍事應(yīng)用中的重要M2M角色進行應(yīng)用對比。這個平臺可為家電控制、計量設(shè)備、樓宇控制和自動販貨等商業(yè)電子系統(tǒng)之間提供多模式無線通信。這種子系統(tǒng)平臺還可以作為基礎(chǔ)商品為各種兩用感測應(yīng)用提供M2M通信。此外，智能手機已采用各種MEMS傳感器技術(shù)來實現(xiàn)增強型MMI功能，這些傳感器還可以用來實現(xiàn)直接感測應(yīng)用。

　　LS Research的M2M核心硬件平臺就是這樣一種經(jīng)過改變的智能手機技術(shù)。我們的目標是在商品化M2M引擎中引入最新的智能手機技術(shù)，最終得到的硬件平臺可以實現(xiàn)各種應(yīng)用的M2M連接。

　　此平臺基于高通（Qualcomm）的8系列Snapdragon智能手機芯片組，該芯片組提供應(yīng)用處理器、手機調(diào)制解調(diào)器、無線連接（WLAN/藍牙）、GPS接收器和可配置的M2M接口。M2M的配置靈活性由FPGA提供，它可以在應(yīng)用程序與應(yīng)用程序接口（比如UART、安全數(shù)字I/O接口和通用I/O接口）之間提供一種轉(zhuǎn)換和控制機器數(shù)據(jù)源、數(shù)據(jù)接收器、板上和外置傳感器輸入以及執(zhí)行機構(gòu)輸出的方法。

　　該系統(tǒng)架構(gòu)基于高通MSM8x60處理器及配套IC，這些器件共同實現(xiàn)各種形式的無線連接。與封裝好的智能手機平臺不同，這種未封裝的M2M模塊不包含液晶顯示屏、觸摸屏/鍵盤、攝像頭和直接音頻接口等通常所需的MMI。那些接口被分拆到0.5mm高的頂蓋中，以便用戶使用外部設(shè)備。RF接口采用微型U.FL同軸連接器的連接形式，為天線選型和應(yīng)用提供靈活性。

　　架構(gòu)詳情

　　該架構(gòu)由一些符合我們靈活性要求的特定功能塊組成。應(yīng)用處理器是高通的1.5GHz異步SMP雙核Scorpion處理器，此處理器基于ARM v.7 Cortex指令集，支持Android等操作系統(tǒng)。一個內(nèi)核用于處理應(yīng)用程序，另一個內(nèi)核用于實現(xiàn)無線連接功能。通過333MHz ISM或266MHz LPDDR2接口，內(nèi)存系統(tǒng)可支持高達2Gb的容量。

　　應(yīng)用處理器通過高通的Adreno 220 2D圖形引擎得到增強，可支持1600萬像素的外部攝像頭接口和一個24位外部WSXGA LCD。高級圖形功能包括3D支持、1080p高清視頻和HDMI雙屏輸出。

　　硬件平臺支持CDMA、UMTS和GSM標準所對應(yīng)的公共蜂窩電話頻段。此覆蓋范圍是通過整合蜂窩調(diào)制解調(diào)器和空中接口支持處理器，以及配套的無線電前端電路實現(xiàn)的。通過HSPA+調(diào)制解調(diào)器可實現(xiàn)高達14 Mbps的數(shù)據(jù)服務(wù)速率。

　　支持IEEE 802.11b/g/n的無線LAN通過處理器與WCN1214 WLAN無線電配合工作來實現(xiàn)。WCN2243藍牙無線電IC用于支持藍牙功能（BT3.x +HS、藍牙4.0/LE）。該處理器包含一顆GPS接收器/引擎可實現(xiàn)gpsOne（高通的A-GPS版本），此引擎可作為單獨的GPS接收器使用，或者在A-GPS模式下工作。

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　　MMI連接器用于觸摸屏和鍵盤等輸入設(shè)備。標準音頻輸出被分接出來，以支持麥克風(fēng)、話筒和直線音頻I/O。音頻接口支持噪聲/回聲消除等音頻功能，以及杜比5.1環(huán)繞聲等多媒體功能。

　　智能手機平臺包含板上傳感器，以幫助實現(xiàn)MMI功能以及與智能手機相關(guān)的其它應(yīng)用。這種傳感器類型包括用于顯示方向/游戲的加速度計和陀螺儀、用于導(dǎo)航的磁羅盤和基于氣壓傳感器的高度表，以及用于自動屏幕亮度調(diào)節(jié)和智能電源管理的環(huán)境光接近傳感器。

　　諸如Microsemi/Actel IGLOO AGL125-AGL400系列這樣的低功耗FPGA可管理與應(yīng)用處理器相連接的標準有線接口。這種FPGA可以靈活地實現(xiàn)數(shù)據(jù)源/接收器和傳感器的連接，并提供增強型電源管理控制能力。

　　Snapdragon處理器在支持其功能集方面已針對電源管理進行了高度優(yōu)化。不過，F(xiàn)PGA可以通過自動定期運行計時器，或者使用實時時鐘（RTC）和當日時間調(diào)度技術(shù)，在低占空比操作時實現(xiàn)芯片組的外部電源管理。通過采用GPS引擎提供的秒脈沖（1PPS）計時基準和NMEA 0183消息傳遞機制，可以進一步支持RTC功能。

　　此外，F(xiàn)PGA接口還支持獨立的非易失性內(nèi)存，以便在系統(tǒng)處于未激活狀態(tài)時，累加并存儲傳感器/機器數(shù)據(jù)。這樣可以在保持傳感器/機器連接的同時實現(xiàn)最低功耗操作，而無需激活智能手機處理器。