低功耗混合信號專用標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品(ASSP)實(shí)現(xiàn)成本、性能以及上市進(jìn)程的合理平衡
要在大量的消費(fèi)類應(yīng)用中同時實(shí)現(xiàn)高性能與低成本,全定制的模擬前端 (AFE)
與普通的數(shù)字信息處理器相結(jié)合是唯一的選擇。這種想法就是要使應(yīng)用模擬最優(yōu)化,同時以盡可能低的成本使數(shù)字部分商品化。但是深亞微米硅技術(shù)通常生產(chǎn)批量最小,多數(shù)只有100k,一個掩模組的非經(jīng)常性工程成本 (NRE) 將近100
萬美元,隨著向現(xiàn)代深亞微米硅技術(shù)的升級,除了少量產(chǎn)量極高的應(yīng)用外,全定制的解決方案過于昂貴而且不切實(shí)際。
為了在同一系統(tǒng)中同時滿足高性能模擬與低成本數(shù)字控制這兩個相互矛盾的需求,當(dāng)今的發(fā)展趨勢是利用專用標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品 (ASSP)。ASSP 的優(yōu)勢是用一個可重復(fù)使用的低成本系統(tǒng)提供高性能模擬、低成本數(shù)字控制以及縮短上市進(jìn)程。這些 ASSP 提供可配置的混合信號模擬功能作為優(yōu)化的外設(shè)模塊,該器件的其余部分作為許多平臺共享可重復(fù)使用的模塊。快閃微控制器 (MCU) 是實(shí)現(xiàn)共享功能的晶核 (host)
與精選的解決方案。單個 ASSP 除了全部補(bǔ)充有計(jì)時器與串行端口等數(shù)字外設(shè)之外,現(xiàn)在還可集成高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器 (DAC)、運(yùn)算放大器
(OA)、電源電壓監(jiān)控器 (SVS) 以及液晶顯示驅(qū)動器。我們用 MSP430FG43x 顯示了混合信號快閃 MCU 的集成性能。
憑借基于 ASSP 的混合信號快閃 MCU,設(shè)計(jì)工程師就不必將他們的資源集中到風(fēng)險大的全定制硬件實(shí)施上,從而可以開發(fā)出能夠快速投放市場的靈活的可編程功能。
混合信號 ASSP MCU 解決方案
ASSP 非常適用于便攜式醫(yī)療設(shè)備。一臺典型的設(shè)備需要一個精密傳感器接口電路、通信功能、實(shí)時時鐘功能、患者數(shù)據(jù)的非易失性存儲器、較長的電池使用壽命以及在應(yīng)用中可對快閃 MCU 進(jìn)行編程的靈活性。
我們用一個生物催化劑試驗(yàn)片來測量一小份血樣的葡萄糖含量。當(dāng)血樣加到試驗(yàn)片上時,將產(chǎn)生 uA （微安）級的小電流,而且與葡萄糖成比例。然后由快閃 MCU
內(nèi)部的一個12位 DAC 向試驗(yàn)片提供偏置電壓。我們利用以一個集成快閃 MCU
的運(yùn)算放大器實(shí)施的互阻抗放大器,將生物催化劑產(chǎn)生的電流轉(zhuǎn)化為電壓。我們利用一個可編程反饋電阻陣列將運(yùn)算放大器的輸出調(diào)到可通過嵌入式 12 位 ADC
進(jìn)行測量的范圍,該可編程反饋電阻陣列可由快閃 MCU 從內(nèi)部提供,不再需要外部組件。
生物催化劑對溫度很敏感,由于測量周期可能持續(xù)達(dá) 30 秒,使得這一情況更為復(fù)雜。例如,測量周期可能從用戶室內(nèi)等暖和的環(huán)境開始,而轉(zhuǎn)換結(jié)果卻在寒冬的室外環(huán)境中完成。為此,我們用內(nèi)部溫度來衡量測量周期開始與結(jié)束時的溫度,如果二者之間的溫差過大,讀數(shù)將棄用,并向用戶報警。
隨后通常將記錄并傳送患者的測量數(shù)據(jù),供用戶或者醫(yī)師進(jìn)行分析。由于快閃 MCU 存儲器是系統(tǒng)內(nèi)可編程的 (ISP) ,因此一部分快閃被直接分
