智慧裝置
艾睿/松下/意法攜手推出IoT智慧裝置模組
艾睿電子(Arrow)、松下工業(Panasonic)和意法半導體(STMicroelectronics, ST)攜手推出針對智慧工廠、智慧家庭和智慧生活的低功耗無線多感測器邊緣智慧解決方案。
該模組整合艾睿電子的工程設計和全球代理商之能力,以及松下工業基於意法半導體BlueTile(STEVAL-BCN002V1B)多感測器開發套件開發的物聯網模組,讓客戶能夠輕鬆測試產品,將新的物聯網產品更快地導入市場。
該物聯網解決方案模組板載意法半導體最新低功耗藍牙系統晶片(SoC)BlueNRG BLE 5.0以及慣性、環境和音訊等多個感測器,使設備商能夠推出各種經濟、高功率密度、物超所值的物聯網產品,滿足智慧工廠、智慧家庭和智慧生活市場的需求。
全方位的服務和功能驗證流程有助於降低物料清單成本。在一個具有藍牙通訊功能的高效能低功耗設計中,模組整合加速度計和陀螺儀,以及飛行時間測距感測器、壓力感測器和濕度感測器,加上經過標準化組織的測試認證,使OEM客戶能夠大幅縮短產品上市時間,並有效降低設計成本和複雜性。
意法新VIPer控制器彈性且耐用 簡化智慧裝置電源設計
意法半導體(ST)新VIPer222控制器可用於高達8W的高壓電源轉換器,具有體積小、低成本等優勢,其功能齊全,可應用於家電、大樓自動化設備、智慧照明,以及智慧電表等應用。
VIPer222整合誤差放大器、電流檢測MOSFET和高壓啟動電路等功能,可用於多種主流轉換器拓撲,其中包括非隔離式或隔離式反激轉換拓撲;一次側穩壓或帶光耦的二次側穩壓隔離反激式拓撲;降壓轉換和降壓-升壓轉換拓撲。
VIPer222是意法半導體高整合度控制器系列中的第一款整合730V耐壓型功率級產品,確保控制器具有出色的可靠性,此外,另整合了短路保護、過熱保護、脈衝省略保護、軟啟動,以及用於提升輕載效能的高載模式管理電路。
為大幅減少外部元件數量並簡化轉換器的設計,新控制器亦整合了其他功能,例如,4.5V-30V的寬範圍工作電壓(VCC),不論需要多大的輸出電壓,都可以輕鬆地解決控制器供電問題。30V直流低啟動電壓可寬壓輸入,並方便控制器在低輸入電壓時啟動。輕載功耗低於40mW,使應用設計更容易達到節能設計的要求。採用頻率震動技術的PWM控制,可以使用較小輸入濾波器。
NXP運用微軟Azure RTOS簡化裝置與安全邊緣至雲端開發
恩智浦半導體(NXP)日前宣布擴大與微軟(Microsoft)的合作關係,將全面即時操作系統(Real-time Operating System, RTOS)Microsoft Azure RTOS運用於EdgeVerse產品,組合成更廣泛的處理解決方案。透過本次合作,使用恩智浦產品的開發人員能夠透過MCUXpresso軟體和工具無縫存取Azure RTOS的功能,包含文件管理、圖形使用者介面、資訊安全、網路和有線/無線連接的全面整合中介軟體(Middleware)與工具。
Microsoft Azure IoT企業副總裁Sam George表示,非常高興能與恩智浦擴大合作,讓客戶能夠透過恩智浦的MCUXpresso SDK使用Azure RTOS。藉由本次合作,開發人員能夠將設備無縫連接至Azure雲端,快速建構創新的智慧邊緣運算解決方案並提交給客戶。
目前,Azure RTOS已經可以支援恩智浦的32位元LPC微控制器(Microcontroller Unit, MCU)以及i.MX RT系列等多項低功耗晶片。此次恩智浦將進一步擴大與微軟的合作關係,在其MCUXpresso軟體開發套件(Software Development Kit, SDK)中支援Azure RTOS,進而支援更廣泛的MCU產品組合。該全面性整合方案將簡化開發週期中的步驟,如選擇適合的處理器、研發並部署安全的邊緣運算智慧裝置、建構安全的區域網路(Local Area Network, LAN)和連接雲端。
恩智浦和微軟希冀透過本次合作,將能降低開發人員生產成本,並幫助他們更快地將全新工業和物聯網邊緣應用推向市場。
智慧光學感測器拳拳到肉 筆電顯色/測距更趨精準
ALS為當今全球筆電標配
環境光感測器(ALS)現在幾乎成為新NB市場的標準功能。如圖1所示,通常將ALS放置於筆記型電腦顯示螢幕的頂部邊框上,以連續檢測和監視使用者環境的光線狀況。藉由採用ALS,筆電會根據環境光的狀況將螢幕亮度向上調亮或向下調暗。這樣做的主要好處是減少螢幕背光功耗並增強使用者的視覺體驗。
圖1 環境光感測器在筆記型電腦上的配置。
在筆電中設計ALS時需考慮諸多因素。數位ALS解決方案有幾點優於類比方案:
.使用數位接口,可以連接多個元件在同一路I2C線路上。
.可從極暗到明亮的日照流明情況下提供靈活性功能。
.可藉由可編輯式功能降低雜散光源與50/60Hz閃爍光抑制。
.中斷功能可節省電池電量,不需像類比方案持續性的輪詢。
.透過專利雙二極管技術阻擋不需要的IR能量。
XYZ感測器精準掌握真實顏色
與單純使用ALS感測器相較,色彩XYZ感測器是種優良的升級體驗(圖2)。不僅提供環境流明Lux訊息,亦提供筆記型電腦使用者詳細環境光色溫。
圖2 CIE色彩圖中的普朗克軌跡。
對人眼來說XYZ感測器為最自然的光譜,因為RGB感測器無法計算色度坐標(xy)。某些光源不在普朗克軌跡(虛線處),僅使用RGB測量顏色會導致測量光源顏色時出現重大誤差。
而XYZ顏色測量精度是RGB的5倍,人眼可以輕易檢測XYZ感測器測量精度範圍內的顏色變化。藉由接收XYZ訊息,NB可以獲得準確環境光CCT訊息及數據。
因此LCD顯示器可以動態調整面板色溫以適合使用者環境的色溫,稱之為白平衡,而不只是基於當前LCD顯示器製造的固定CCT校準點(通常LCD顯示器在6500k CCT下校準)。
而艾邁斯半導體(ams)的TCS3430為XYZ三色彩感測器之一,色域與人們對光的感知相匹配。除準確的XYZ訊息外,其還具備以下技術:
.最小化紅外光和紫外光譜成分影響
.降低功耗。
.藉由啟動量測IR光的斜率以偵測IR光源。
.在變化光源照明條件下可實現準確的色彩和ALS。
.最小化移動與暫態誤差。
藉由校準技術,其於各種光源條件均可達≤0.01Δxy色度精度≤3%CCT誤差(CCTe)(表1)。
表1 TCS3430在各種光源下的Lux/CCT
飛時測距實現使用者存在偵測
飛行時間(ToF)感測器是用於手機和3D應用的創新技術,如圖3所示,用於喚醒接近目的,其測量紅外光傳播到物體並反射到ToF感測器以偵測物體距離的時間。由於光速非常快,因此ToF SoC需要使用超短(ps)及精確的時間數位轉換器(TDC)以精確測量距離。
圖3 飛時測距(ToF)技術。
當在NB平台中使用ToF技術,可偵測使用者是否坐在顯示器前。如果是,則筆記型電腦的顯示螢幕將立即喚醒以供使用者登錄,毋須觸摸鍵盤、滑鼠和指紋等;若使用者不坐在筆記型顯示器前,將立即關閉螢幕或登出PC,以保護個人隱私;此外,更延長NB或筆記型電腦電池使用量,尤其於現代商用NB中,當使用者不使用NB且顯示螢幕打開或處於活動模式時,在待機模式將浪費大量電池能量—此技術為使用者存在偵測,如下圖4所示。
圖4 用戶使用檢測。
除了使用者偵測外,ToF還可用於偵測使用者行為,如接近或遠離NB。NB還可動態連續偵測使用者距離以優化NB配置,如於短距離時調低麥克風/揚聲器的音量;於電影模式偵測長距離時調高音量。
以ams的TMF8801一維ToF感測器為例,其可支援達2.5m的距離,幾乎覆蓋使用者的工作距離;採直接ToF技術,具高靈敏度單光子雪崩二極管SPAD偵測和快速時間數位轉換器(TDC)架構,且垂直共振腔面射型雷射(VCSEL)輸出光脈衝小於500psec。透過晶片上Cortex SoC和統計直方圖處理,感測器可在高可信度下偵測2cm至2.5m(圖5)。
圖5 TMF8801方塊圖。
筆記型電腦不再是純粹被動式個人電腦,NB中增加更多感測器,將如頭腦清晰的人類般變得更加活躍及聰明。光學感測器在此凝聚非常重要的作用,因為在人們的生活環境中,光最直接存在於人們周遭;環境光感測器提供準確流明照度,而XYZ顏色感測器提供色溫訊息;飛行時間感測器可偵測使用者距離或判斷其是否為一個人。未來期待看到更多光學感測器獲筆電採用。
(本文作者為艾邁斯半導體資深技術應用工程師)
意法攜手Fieldscale優化STM32智慧裝置觸控體驗
意法半導體(ST)模擬軟體供應商Fieldscale合作,簡化搭載STM32微控制器(MCU)的智慧裝置觸控使用者介面開發過程。
Fieldscale執行長暨聯合創辦人Yiorgos Bontzios表示,Fieldscale的目標是為所有電容式觸控設計工程師提供一個完整的軟體解決方案,並具備從早期設計到最終系統調整的全程開發支援。開發平台整合對STM32的支援是這一目標所取得的重大突破,該公司對此感到極其滿意。
觸控功能方便省事,對終端使用者具吸引力,而且可以提升產品的可靠性、異物侵入防護級別和成本效益。另一方面,觸控介面開發具有挑戰性。當採用常規的反覆運算設計方法時,為了在任何操作條件下都能優化系統、消除意外影響,並確保觸控回應性保持一致,使用者可能需要開發多個原型。
現在意法半導體和Fieldscale合作,讓其SENSE開發平台支援意法半導體的Arm Cortex-32位元MCU,以便協助STM32客戶更快速且更高效地進入市場。
Fieldscale SENSE是用於設計電容式觸控感測器、產生電路圖和系統級模擬之端到端解決方案。最新版本可以讓STM32使用者快速設計觸控感測器和PCB佈局,進行虛擬系統模擬。
這個雲端運算開發平台提供先進且複雜的電磁演算法,其有助於準確預測觸控系統的性能。使用者可以先優化觸控設計,重新快速模擬、優調系統性能,接著進行硬體開發。第一批原型將會接近預期性能,有了這樣的保證,使用者可以降低開發成本並加速產品上市時間。