PSoC® 4 BLE新製品のご紹介 PSoC = プログラマブル システム オンチップ BLE = Bluetooth低エネルギー 業界で最も集積されたワンチップBLEソリューションにより 低消費電力無線システムを容易に設計 001-93482 Rev ** Owner: GUL PSoC 4 BLE新製品のご紹介 モノのインターネット革命 モノのインターネット (IoT) は現実的な商品になっている IoTは日常的に使う物がインターネットに接続される方法 (例えば、サーモスタットが携帯電話から調整) 2020年までに、60億もの日常の物がIoTネットワークに接続1 センサーベース システムは「実際の世界」をIoTネットワークに接続 センサーベースIoTシステムは対話的かつ自律的に作動し、一般的に無線通信を使用 センサーベースIoTシステムは、バッテリで作動するために低消費電力である必要がある BLEはIoT用低消費電力無線規格のデファクト スタンダード 2013年にiPad、iPhone、MacBook、Galaxy、Nexus、Thinkpadを含む12億のBluetooth Smart Ready製品が発売2 BLEは、ウェアラブル機器、医療機器やホーム オートメーション機器等の低消費電力、センサーベース製品向けに設計 IoT製品がセンサーベースBLEシステムを必要とする Jawbone社のフィットネス モニタ 1 2 Mio社の心拍数モニタ Kwikset社のKevoデッドボルト ソース: Cisco社のCEO (最高経営責任者) John Chambersは2014年モバイル ワールド コングレス展示会で発表 ソース: ABI研究 001-93482 Rev ** Owner: GUL PSoC 4 BLE新製品のご紹介 3a PSoC: 世界初のプログラマブルな 組み込み設計プラットフォーム PSoCは以下の特長を持っているプログラマブルな組み込み設計プラットフォーム: 32ビットARM® Cortex™-M0などのようなCPUおよびアナログとデジタルのプログラマブル ブロックを搭載 タッチ センシングなどの信頼性が高く、使いやすいソリューションにより組み込みシステムの設計を加速 低消費電力設計を実現 PSoCは信頼性の高いソリューションであり、業界において17億個以上が発売された実績がある サイプレスは2000年から連続的にPSoCに投資 PSoCは産業、民生、医療、ネットワーキング、車載などのアプリケーションに使用 PSoC 4 BLEはPSoC 4と BLE無線を統合した IC サイプレスは自社の130nm、フラッシュベースSONOS2 プロセス技術で設計され、BLE無線技術を認証済み1 1 2 Bluetoothスペシャル インタレスト グループ (Special Interest Group；SIG) により認証 Silicon-Oxide-Nitride-Oxide-Silicon (シリコン－酸化物－窒化物－酸化物－シリコン): 高信頼性、自動車産業標準を満たす高品質の不揮発性半導体技術 001-93482 Rev ** Owner: GUL PSoC 4 BLE新製品のご紹介 3b Bluetoothの用語 Bluetooth Classic 携帯電話ヘッドセットへのオーディオ ストリーミングで一般的になったパーソナル エリア ネットワーク用のレガシー規格 GFSK2 変調方式で2.4GHz ISM1 バンドで動作、最大3Mbpsデータ レートに対応 Bluetooth低消費電力 (BLE) ステートまたは制御情報を通信する短距離、低消費電力、無線アプリケーション向けの2010年から採用された規格 GFSK変調方式で2.4GHz ISMバンドで作動、1Mbpsデータ レートに対応 Bluetooth Classicと下位互換性なし Bluetooth 4.0 BLEを追加したBluetooth Classic仕様のアップグレード版 Bluetooth 4.1 セキュリティを改善し、消費電力を低減し、スループット3を向上させる、 2013年12月に採用された拡張Bluetooth 4.0仕様 Bluetooth Smart Ready 製品 Bluetooth Classic製品 Bluetooth Smart オーディオ ストリーミング BLEのみに対応したBluetooth 4.0/4.1製品の商標 Bluetooth Smart Ready Bluetooth Smart 製品 Bluetooth ClassicとBLEの両方に 対応したBluetooth 4.0/4.1製品の商標 センサー データ 世界中にライセンスフリーの産業、科学、医療 (ISM) 向けのRF周波数バンド ガウス周波数偏移変調 3 272Kbps、プロトコル オーバーヘッドも含む (Bluetooth 4.0より15%高い) 1 2 001-93482 Rev ** Owner: GUL PSoC 4 BLE新製品のご紹介 4a 専門用語 アナログ フロント エンド (AFE) ADCにインターフェースするためにオペアンプ、フィルタ、コンパレータなどを使用するアナログ信号調整回路 バラン 差動RF信号をシングル エンド信号またその逆に変換する電気 デバイス アンテナ マッチング ネットワーク (AMN) バラン機能、アンテナ インピーダンス マッチングおよびローパス フィルタを提供するRLC回路ネットワーク BLEプロトコル スタック (スタック) BLE通信を提供するためのBluetooth 4.0/4.1仕様を実装するファームウェア BLEプロファイル (プロファイル) 同じプロファイルを使用しているデバイス間のアプリケーション レベルの相互運用性を保証するBluetooth仕様 例えば、キーボードはHIDプロファイルを使用し、心拍数モニタ (HRM) はHRMプロファイルを使用 Bluetooth Smart Readyデバイス Bluetooth Smartデバイス アプリケーション (例えば、マウス) アプリケーション ＆プロファイル アプリケーション アプリケーション レベル相互運用性 プロファイル: HID、HRM、グルコース メーターなど プロファイル: HID、HRM、グルコース メーターなど 一般アクセス プロファイル (GAP) BLEプロトコル スタック1 一般属性プロトコル (GATT) 属性プロトコル (ATT) Bluetooth ClassicとBLE プロトコル スタック セキュリティ マネージャ (SM) 論理リンク制御および適応プロトコル (L2CAP) リンク層 (LL) ハードウェア2 1 2 直接テスト モード (DM) 物理層 (PHY) 直接テスト モード リンク層 BLEリンク 物理層 詳細については、BLEコンポーネントのデータシートを参照 シリコン チップ上に実装 001-93482 Rev ** Owner: GUL PSoC 4 BLE新製品のご紹介 4b PSoCの用語 PSoC Creator™ 75以上のコンポーネント を利用可能 PSoC 3、PSoC 4、PSoC 5LP統合開発環境 (IDE) PCにインストールされ以下のことを実現するソフトウェア: PSoCシステムのハードウェアとファームウェアの同時設計、または 一般的なIDEへのエクスポートもできるハードウェアの設計 コンポーネント PSoC Creatorソフトウェアにおいてアイコンで示された無料の組み込みIC 単一のPSoCに複数のICとシステム インターフェースを統合するために使用 PSoC Creatorの中でシステムを設計するために、アイコンをドラッグ／ドロップ 固有のメイン システム バスを介してMCUに接続 BLEコンポーネントはBluetooth Smart製品をほんの数分で作成 プログラマブル アナログ コンポーネントはセンサー用に使用 BLEコンポーネントはBluetooth Smart製品を作成 コンポーネントのコンフィギュレーション ツール PSoC CreatorにおけるBLEコンポーネントと コンフィギュレーション ツール PSoC Creatorにおける単純なグラフィカル ユーザー インターフェース 各コンポーネントに組み込まれる コンポーネント パラメータをカスタマイズするために使用 コンポーネントを右クリックすることでアクセス PSoC 4 BLE BLE無線を統合したPSoC 4 IC Bluetooth 4.1と互換性のあるロイヤリティフリーの BLEプロトコル スタックを含む 001-93482 Rev ** Owner: GUL プログラマブル アナログ コンポーネント はセンサー インターフェースを作成 BLEコンポーネント アイコン BLEコンポーネントのコンフィギュ レーション ツールはGUIを提供し、 複雑なBLEプロトコル スタックとプ ロファイルの実装を簡素化 PSoC 4 BLE新製品のご紹介 4c PSoCの用語 CapSense® サイプレスのタッチ センシング ユーザー インターフェース ソリューション 業界No.2に比べ、4倍の販売実績がある業界No.1ソリューション SmartSense™ 自動チューニング CapSenseボタンがシステム、製造および環境の変化に応じて連続的に補正を行うようにするアルゴリズム 手動チューニングを必要とせずに製品設計を簡素化 汎用デジタル ブロック (UDB) 以下を含むPSoCプログラマブル デジタル ロジック ブロック: 2個のプログラマブル ロジック デバイス (PLD) 算術論理演算ユニットを備えた1つのプログラマブル データ パス ステータスおよび制御レジスタ PSoC Creatorで次のものを使用して設定: 1) PSoC Creatorコンポーネント、2) グラフィカル ステート マシン エディタ、または3) Verilogコード 連続時間ブロック (CTBm) オペアンプ、PGA、コンパレータなどを実装するために使用されたプログラマブル アナログ ブロック (以下に示す) CTBmを備えたPSoC 4プログラマブル アナログ ブロック 回路図: 差動プリアンプ回路を備えたADC プログラマブル アナログ ブロック CTBM オペ アンプ コンフィギュレー ション後 オペ アンプ 12ビットSAR ADC 1Msps オペ アンプ オペ アンプ CTBmやSAR ADCなどのPSoC 4 BLEデバイスの プログラマブル アナログ ブロックは… 001-93482 Rev ** Owner: GUL PSoC Creatorでコンポーネントを使用してこの差動プリアンプなどのような 多くのカスタム アナログ回路を作成可能 PSoC 4 BLE新製品のご紹介 4d エンジニアが直面する課題 IoT用の無線センサーベース システムの設計は難しい 無線センサーベース システムの設計には、エンジニアが複数のICベンダーからの設計ツールを使用できる必要がある 無線仕様は複雑なファームウェア開発 (例、BLEプロトコル スタック) を必要とする RF基板設計は複雑 複数のICによるシステム設計はBOMコストを増加 センサーベース システムはセンサーAFE、デジタル制御ロジック、BLE無線技術とMCUを必要とする 複雑なユーザー インタフェースは追加タッチまたはディスプレイICを必要とする 低消費電力システムを実現するのは難しい 無線システムはコイン電池で作動することが多い システム電力の最適化には、低消費電力モードを慎重に使用する必要がある PSoC 4 BLEはこれらの問題を解決: 1. PSoC Creatorで完全なシステム設計を実現 2. 使いやすいBLEコンポーネントでBLEプロトコル スタックとプロファイル コンフィギュレーションを簡素化 3. バランを統合して、RF基板設計を簡素化 4. プログラマブルなAFEとデジタル ロジックを統合し、CapSenseとARM Cortex-M0 CPUおよびBLE無線技術を統合 5. 5つのフレキシブルで使いやすい低消費電力モードを提供 PSoC 4 BLEワンチップ ソリューションは低消費電力、センサーベースIoTシステムを作成する点では 匹敵するものがない 001-93482 Rev ** Owner: GUL PSoC 4 BLE新製品のご紹介 5 1. PSoC Creatorが完全な システム設計を実現 PSoC Creator IDEに表示されたカスタムAFEを備えたBLE心拍数モニタのサンプル プロジェクト 1. 75以上のコンポーネントのライブ ラリを調べる 2. メイン設計ワークスペースで ハードウェア システム設計を完成 するようにコンポーネント アイコン をドラッグとドロップ (例え ば、Bluetooth Smart設計に は、BLEコンポーネントを使用) HRM 3. コンポーネントのコンフィギュ レーション ツールを使って、コン ポーネントを設定 4. コンポーネントのコンフィギュ レーション ツールからコンポーネ ント データシートに直接アクセス 5. PSoC Creator IDEにおいてアプ リケーション ファームウェアとハ ードウェアを相互設計 6. 完全システム設計ガイドラインに ついては、PSoC 4 BLE入門アプ リケーション ノートを参照 001-93482 Rev ** Owner: GUL PSoC 4 BLE新製品のご紹介 6a 2. BLEコンポーネントはスタックと プロファイル コンフィギュレーションを簡素化 BLEコンポーネントは以下を含む: Bluetooth 4.1仕様 全てBLEプロファイルを含むBLEプロトコル スタック 簡単なファームウェア開発のためのAPI PSoC CreatorにおけるBLEコンポーネントのコンフィギュレーション ツール BLEコンポーネント アイコン BLEコンポーネントを右クリッ クしてコンポーネント コンフィ ギュレーション ツールを表示 2. BLEコンポーネント コンフィギュレーション ツールはBLEプロトコル スタックとプロファイル コンフィギュレーションを簡素化 001-93482 Rev ** Owner: GUL PSoC 4 BLE新製品のご紹介 6b 3. PSoC 4 BLEはRF基板を簡素化 AMNの設計は簡単ではない AMNはプリント基板レイアウト、寄生容量に敏感 最高のRF性能にはAMNの調整が必要 外部コンポーネントが必要な時、AMNの調整の複雑さは劇的に増加 標準的なAMNは7～9個の外部コンポーネントを備えているが、サイプレスAMNは、バランが統合されたので2個だけを備えている サイプレスAMN Nordic社のAMN Texas Instruments社のAMN L1 C3 2.2pF C1 1.2pF Ant L1 6.8nH 2個の外部コンポーネント L3 3.3nH C1 C2 2nH 18pF 1pF RFP RFN VDD_PA L1 4.7nH C2 1.0pF L2 10nH C1 2.2nF 7個の外部コンポーネント C4 1.5pF RFP RFN C3 18pF L2 L3 1nH 3nH L4 2nH C5 1pF C4 1pF 9個の外部コンポーネント 統合されたバランを備えたPSoC 4 BLEはRF基板設計を簡素化し、プリント基板上のフットプリントを削減 001-93482 Rev ** Owner: GUL PSoC 4 BLE新製品のご紹介 6c 4. PSoC 4 BLEはプログラマブルなAFEと デジタル ロジックおよびCapSenseを統合 CapSenseおよびプログラマブルなAFEとデジタル ロジックの統合はシステムBOMコストを削減 オペアンプ、コンパレータ、ADC、DACなどのプログラマブル デジタル ブロックを使ってセンサー インターフェース用のカスタムAFEを作成 TCPWM1、SCB2、UDBなどのプログラマブル デジタル ブロックを使ってデジタル ロジックを統合 CapSenseで信頼性の高くて、複雑なユーザー インターフェースを実装 プログラマブルなアーキテクチャはユニークなメリットを提供 UDBへCPUのタスクを解放することで、バッテリ駆動アプリケーションの消費電力を削減 UDBを使って、カスタム デジタル ペリフェラルを作成 (以下例で、カスタムI2Cが加速度計入力からウェイクアップ) 動作中にブロックを再設定して、複数の機能を作成 オンチップ マルチプレクサにより、いかなるピンもアナログまたはデジタルI/Oとして使用可能 実際のPSoC Creatorの完全なIoTシステム設計 (完全な製品設計)3 HRM入力 1 タイマ、カウンタ、パルス幅変調器；16ビット タイマ、カウンタ、パルス幅変調器ブロックとして設定可能 3 着色されたヘッダーは固有のシステム バス接続を示す 2 UART/SPI/I2Cとして構成可能なシリアル通信ブロック 001-93482 Rev ** Owner: GUL PSoC 4 BLE新製品のご紹介 6d 5. PSoC 4 BLEにより低消費電力無線 システムを可能にする 電力モード 消費電流 コード実行 使用可能な デジタル ペリフェラル アクティブ 2.2mA @ 6MHz 有 すべて スリープ 1.3mA 無 ディープ スリープ 1.3μA 無 ハイバネート 150nA 無 ストップ 60nA 無 使用可能な アナログ ペリフェラル 使用可能な クロック ソース ウェイクアップ ソース ウェイクアップ 時間 すべて すべて - - すべて 任意の割り込みソース 0 WCO6、 32kHz ILO7 コンパレータ、GPIO8、 WDT、SCB9 25μs 無 コンパレータ、GPIO 2ms 無 ウェイクアップ ピン、 XRES10 2ms すべて すべて 1 2 WDT 、LCD 、 コンパレータ、 I2C/SPI、 オペアンプ、 POR4、BOD5 リンク層3 コンパレータ、 無 POR、BOD 無 無 PSoC 4 BLEはクラス最高の低消費電力モードがある ストップ モードでGPIO保持のままで最低電流を消費 ハイバネート モードでSRAMデータを保持 ディープスリープ モードで完全なシステム状態を保持 低消費電力モード間で容易に切り替えるためにAPIを提供 1秒の接続間隔当たり平均電流18.9μAを消費 PSoC 4 BLEの消費電流 C 20 D 18 16 詳細については、AN92584をダウンロードしてください: PSoC 4 BLEの電力消費量測定 電流 (mA) 14 12 10 8 6 A 4 1秒の接続間隔当たり 段階 平均電流消費量 A =18.9µA B C D E E B F 2 活動 振動子の起動 振動子の起動 RFの送信 RFの受信 スタックの処理 WCOオン F ~ ~ 0 電力モード アクティブ スリープ スリープ スリープ アクティブ ディープ スリープ 0 1,000 2,000 3,000 4,000 999,000 1,000,000 タイム (µs) アクティブ 1 ウォッチドッグ タイマ 2 液晶ディスプレイ 3 デジタル ロジック管理BLEプロトコル 001-93482 Rev ** Owner: GUL リセット 5 電圧低下の検出 6 32kHz時計用水晶振動子 スリープ アクティブ ディープスリープ 4 パワーオン 7 32kHz内部低速度振動子 9 シリアル通信ブロック 8 汎用入出力 10 PSoC 4 BLE新製品のご紹介 外部リセット 6e PSoC 4 BLEのソリューションと 競合製品の比較 特長 CY8C4xx7-BL nRF51822 CC2541 CSR1011 CPU、速度 ARM CM0、48MHz ARM CM0、16MHz 8051、32MHz 16ビットRISC、NA フラッシュ、BLEスタック (KB) 128/256、64 256、 80 256、1304 64 (ROM)、64 電源電圧 1.9～5.5 1.8～3.6 2.0～3.6 1.8～3.6 シリアル インターフェース1 4 SPI、2 I2C、3 UART 2 SPI、2 I2C、UART 2 SPI、I2C、2 UART SPI、I2C、UART CapSenseチャネル 36 無 無 無 UDB 4 無 無 無 ADC 12ビット、1Msps 10ビット、14.7ksps 12ビット、7.5ksps 10ビット、0.7ksps オペアンプ、コンパレータ 4、2 無、無 無、1 無、無 パッケージ/GPIO QFN、CSP/36 QFN、CSP/32 QFN/23 QFN/32 Rx感度2 (dBm) -92 -93 -88 -92.5 平均電流 (µA) (1秒、4秒接続) 18.9、5.7 15.5、5.6 24、6.75 28、10.75 ディープスリープ電流 (µA) 1.3 2.3 1 5 ハイバネート電流3 (nA) 150 2,400 500 非対応 ストップ モード電流 (nA) 60 無 無 600 集積バラン 有 無 無 有 3 RAMのデータを保持するハイバネート サイプレスとTIはSPIとI2C用に使用できるマスターとスレーブの両方を持っているが、 4 8051のコード容量がARM Cortex-M0より 低いため、TI BLEスタックはフラッシュの130KBを使用 NordicとCSRはマスターのみがある 2 すべての場合にバランの前の段階で測定 001-93482 Owner: GUL PSoC 4 BLE新製品のご紹介 7 Rev ** 1 PSoC 4デバイス ファミリ インテリジェントな アナログPSoC 4100 PSoC MCU PSoC 4000 プログラマブルなデジタル プログラマブルなアナログ PSoC 4200 PSoC 4400 CY8C41x8-BL ARM CM01、256K/32K NDAが必要 営業担当者まで CY8C42x7-BL ARM CM01、256K/32K NDAが必要 営業担当者まで CY8C41x7-BL ARM CM01 24MHz、128K/16K CMP2、オペアンプ、ADC5、SCB6、 TCPWM4 、CapSense、BLE8 56-QFN、68-CSP CY8C42x7-BL ARM CM01 48MHz、128K/16K CMP2、オペアンプ、ADC5、SCB6、 TCPWM4 、CapSense、UDB7、 BLE8 56-QFN、68-CSP CY8C46x7 ARM CM01、128K/32K NDAが必要 営業担当者まで 性能 CY8C44x6 ARM CM01、64K/16K NDAが必要 営業担当者まで CY8C40x4 ARM CM01 16MHz、16K/2K CMP2、I2C、DAC3、TCPWM4、 CapSense 8/16-SOIC、16/24-QFN CY8C41x5 ARM CM01 24MHz、32K/4K CMP2、オペアンプ、ADC5、SCB6、 TCPWM4、CapSense 28-SSOP、44-TQFP、40-QFN CY8C42x5 ARM CM01 48MHz、32K/4K CMP2、オペアンプ、ADC5、SCB6、 TCPWM4 、CapSense、UDB7 28-SSOP、44-TQFP、40-QFN CY8C41x4 ARM CM01 24MHz、16K/4K CMP2、オペアンプ、ADC5、SCB6、 TCPWM4 、CapSense 28-SSOP、44-TQFP、40-QFN CY8C42x4 ARM CM01 48MHz、16K/4K CMP2、オペアンプ、ADC5、SCB6、 TCPWM4 、CapSense、UDB7 28-SSOP、44-TQFP、40-QFN 高性能アナログ PSoC 4600 CY8C46x6 ARM CM01、64K/16K NDAが必要 営業担当者まで CY8C44x5 ARM CM01、32K/8K NDAが必要 営業担当者まで CY8C40x3 ARM CM01 16MHz、8K/2K CMP2、I2C、DAC3、TCPWM4 8/16-SOIC、16-QFN インテグレーション 1 Cortex-M0 2 コンパレータ 3 デジタル-アナログ変換器 001-93482 Owner: GUL Rev ** 4 タイマ／カウンタ／PWMブロック 7 アナログ－デジタル変換器 6 I2C/SPI/UARTとして設定可能なシリアル通信ブロック 8 5 汎用デジタル ブロック Bluetooth低消費電力 PSoC 4 BLE新製品のご紹介 量産中 サンプル出荷 新製品 開発中／コンセプト 10 PSoC 4 BLE (CY8C4xx7-BL) アプリケーション ブロック図 スポーツやフィットネス モニタ、ウェアラブル機器、医療機器、 ホーム オートメーション ソリューション、ゲーム コントローラー、モノの インターネット (IoT) 仕組み用のセンサーベースの低消費電力システム PSoC 4 BLEワンチップ ソリューション プログラマブル アナログ ブロック MCUサブシステム 特長 オペ アンプ x4 CORTEX-M0 I/Oサブシステム GPIO x8 SAR2 ADC AFE1がプログラム可能 BLEシステム PGA、コンパレータ、フィルタなどとして構成可能な4つのオペアンプ 1個の12ビットの1Msps SAR2 ADC SmartSense™自動チューニングを備えたCapSense® 1個の タッチパッド機能を備えたサイプレスのCapacitive Sigma-Delta™ (CSD) コントローラー フラッシュ (256KB) デジタル ロジックがプログラマブル可能 4個の汎用デジタル ブロック (UDB): カスタム デジタル ペリフェラル 4個の構成可能なTCPWM3ブロック: それぞれが16ビット タイマ、 カウンタおよびPWMのいずれかとして構成可能 2個の構成可能なシリアル通信ブロック (SCB): それぞれがI2Cマスター、 スレーブ、SPI マスター、スレーブ、およびUARTのいずれかとして構成可能 SRAM (32KB) シリアル ワイヤ デ バッガ パッケージ 56-QFN、68-CSP Bluetooth 4.1準拠のBluetooth Smart接続に対応 集積バランを備えた2.4GHz BLE無線通信 出荷予定 暫定版データシート: 営業担当者まで サンプル: 2014年第3四半期 量産: 2014年第4四半期 1 3 タイマ、カウンタ、パルス幅変調器；16ビット 2 4 汎用デジタル ブロック CSD プログラマブルなデジタル ブロック UDB4 x4 TCPWM3 x4 SCB5 x2 GPIO x8 GPIO x8 GPIO x8 セグメントLCDドライブ GPIO x4 資料 アナログ フロント エンド 逐次比較レジスタ 001-93482 Owner: GUL Rev ** CMP x2 プログラマブルな相互接続および配線 48MHz 48MHz ARM® Cortex™-M0 CPU 最大256KBフラッシュと32KB SRAM アドバンスト ハイパフォーマンス バス (AHB) 32ビットMCUサブシステム タイマ、カウンタとパルス幅変調器ブロックとして構成可能 5 I2C/SPI/UARTとして構成可能なシリアル通信ブロック PSoC 4 BLE新製品のご紹介 11a PSoC 4 BLEソリューション例 – ウェアラブル フィットネス モニタ ブロック図 PSoC 4 BLE値 設計上の問題 PSoC 4 BLEワンチップ ソリューション センサー ハブにBLE接続を追加 複数のアナログセンサーとデジタル センサーにインターフェース で接続 PWMベースの振動モーターを駆動 コイン電池での動作のために低消費電力設計 IDAC5 サーミスタ 湿度センサー 圧力センサー バッテリ電圧 PSoCソリューション BLE接続はワンチップで容易に実装 複数のアナログ センサーとのインターフェース用の プログラマブルなAFE1、SAR2 ADCとアナログ マルチプレクサ デジタル センサーとのインターフェース用のSCB3などの デジタル ブロック 振動モーターの駆動用のTCPWM4などのデジタル ブロック 電池寿命の延長のための5種の柔軟な低消費電力モード 設計ソフトウェア: キット: アプリケーション ノート: プロジェクト例: RTC 加速計 1 アナログ フロント エンド 2 逐次比較レジスタ 001-93482 Rev ** Owner: GUL PSoC Creator BLE Pioneer Kit (CY8CKIT-042-BLE) PSoC 4 BLE入門 PSoC Creator内のPSoC 4 BLE センサー ハブのプロジェクト例 AFE1 SAR2 ADC BLE システム RFリンク 32 ワンチップ = MCU+AFE+デジタル ロジック+BLEラジオ PSoC 4 BLE設計リソース A M U X 2 32 CORTEX-M0 48MHZ 32 SCB3 TCPWM4 振動 モーター ウェアラブル フィットネス モニタ Jawbone社 PSoC 4 BLEは、アナログとデジタルの センサー インターフェースを備えた低 消費電力の同様なワンチップ統合BLE ソリューションを可能にできる 5 電流ソース タイマ、カウンタ、パルス幅変調器; 16ビット タイマ、カウンタ、パルス幅変調器として設定可能 3 I2C/SPI/UARTとして設定可能なシリアル通信ブロック 4 PSoC 4 BLE新製品のご紹介 11b PSoC 4 BLE入門 1. PSoC Creator IDEをダウンロード: www.cypress.com/Creator BLE Pioneer Kit (CY8CKIT-042-BLE) 5.3cm 2. 49ドルのBLE Pioneer Kitを購入: www.cypress.com/CY8CKIT-042-BLE 3. PSoC 4 BLE入門のアプリケーション ノートをダウンロード: www.cypress.com/go/AN91267 BLE Pioneer Kitにより、迅速で容易に開発することが可能 10.6cm Arduino® シールドとDigilent ®Pmod™ ドーターカードとの間で フォームファクタと互換である 2個のFCC認定の1 BLEモジュールを含む PSoC 4 BLEモジュール (CY8CKIT-141として個別に販売) PRoC BLEモジュール (CY5671として個別に販売) 基板搭載CapSenseスライダ、RGB LEDとプッシュ ボタンを装備 全てのデバイスGPIOへの直接アクセスを提供 1.9V、3.3V、または5Vの電圧設定を選択可能 BLE Pioneer Kitは、高度なデバッグ インターフェースを提供 工場でプログラマとデバッガとしてプログラムされる基板搭載PSoC 5LPを含む USBを介したシリアル ワイヤ デバッグ インターフェース USBツー シリアル インターフェース 1 連邦通信委員会 001-93482 Rev ** (FCC) による電磁干渉の制限下を証明するため、米国で製造または購買されている電気製品に付けられマークである Owner: GUL PSoC 4 BLE新製品のご紹介 12 付録 001-93482 Rev ** Owner: GUL PSoC 4 BLE新製品のご紹介 15 PSoC 4 BLEの製品セレクタ ガイド 製品番号1 CPU速度 UDB SCB2 TCPWM3 SAR4 ADC IDAC5 CapSense オペアンプ コンパレータ パッケージ CY8C4127LQI-BL473 24MHz 0 2 4 806ksps 2 2 2 56-QFN CY8C4127LQI-BL453 24MHz 0 2 4 806ksps 2 2 2 56-QFN CY8C4127LQI-BL483 24MHz 0 2 4 806ksps 2 2 2 56-QFN CY8C4127FNI-BL483 24MHz 0 2 4 806ksps 2 2 2 68-CSP CY8C4247LQI-BL473 48MHz 4 2 4 1Msps 2 4 2 56-QFN CY8C4247LQI-BL453 48MHz 4 2 4 1Msps 2 4 2 56-QFN CY8C4247LQI-BL463 48MHz 4 2 4 1Msps 2 4 2 56-QFN CY8C4247FNI-BL483 48MHz 4 2 4 1Msps 2 4 2 68-CSP PSoC 4 BLEの製品番号付けデコーダー CY 8C 4X X X XX X BLXXX 製品の機能セットに対応するデバイスID番号 温度範囲: I = 産業用 パッケージ: FN=CSP、LQ=QFN フラッシュ サイズ: 7=128KB、8=256KB CPU速度: 2=24MHz、4=48MHz 製品の種類: 42=プログラマブルなデジタル、41=インテリジェントなアナログ マーケティング コード: 8C=PSoCプラットフォーム 会社ID: CY=サイプレス 1 全ての製品番号は、産業用温度 (-40ºC～+85ºC)、36個のGPIO、 128KBフラッシュおよび1.9V～5.5Vの入力電圧範囲を対応 001-93482 Rev ** Owner: GUL 2 シリアル通信ブロック 3 タイマ、カウンタ、パルス幅変調器ブロック PSoC 4 BLE新製品のご紹介 4 逐次比較レジスタ 5 電流出力デジタル-アナログ変換器 16 参考資料およびリンク 製品のウェブページ: www.cypress.com/PSoC4BLE 製品データ シート: www.cypress.com/PSoC4BLE 製品ロードマップ: www.cypress.com/PSoCRoadmap PSoC Creator IDE: www.cypress.com/PSoCCreator BLE Pioneer Kit: www.cypress.com/CY8CKIT-042-BLE 製品の紹介ビデオ: www.cypress.com/PSoC4BLE PSoC 4 BLEのワークショップの紹介: www.cypress.com/training/workshops アプリケーション ノート: PSoC 4 BLE (AN791267) 入門: www.cypress.com/go/AN91267 PSoC 4 BLEの消費電力測定 (AN92584): www.cypress.com/go/AN92584 PSoC 4 BLE (AN91184) によるBLEアプリケーションの作成: www.cypress.com/go/AN91184 PSoC 4 BLE (AN96112) によるカスタム プロファイルの作成: www.cypress.com/go/AN96112 デザイン ガイド: CapSenseデザイン ガイド: www.cypress.com/go/AN85951 PSoC 4 BLE Antennaデザイン ガイド: www.cypress.com/go/AN91445 知識ベース: www.cypress.com/PSoC4BLEKBA BLE準拠および相互運用性の報告: www.cypress.com/BLECompliance 顧客向けのBLEプレゼンテーション: www.cypress.com/blecustomer Bluetooth SIGウェブサイト: www.bluetooth.org 詳細情報については、www.cypress.com/PSoC4BLEを参照 001-93482 Rev ** Owner: GUL PSoC 4 BLE新製品のご紹介 18 PSoC 4 BLEソリューション価値 例: 心拍数モニタ 競合製品 競合製品 BLE: Nordic nRF51822-QFAB-R7 価格: $1.921 $1.92 オペアンプ $0.24 バラン $0.33 その他部材費 オペアンプ: オン セミコンダクター社製LM324DR2G (2個) 価格: $0.241 アンプ バラン: ST Microelectronics BAL-NRF02D3 価格: $0.331 CapSenseコントローラー アンプ: マイクロチップ社製MCP6N11-001E/SN 価格: $1.022 $1.02 $0.47 $2.06 その他部材費 CapSenseコントローラー: サイプレス CY8CMBR3002-SX1I 価格: $0.471 追加コスト バラン チューニング $0.08 BLEプロトコル スタック コンフィギュレーション $0.08 バラン チューニング: 人週2千米ドルを計算単位として4倍の人週 に当たる人件費を削減できる (100,000個で償却される) 追加コスト: $0.08 総追加コスト $0.16 合計金額 BLEプロトコル スタック コンフィギュレーション: 人週2千米ドルを 計算単位として4倍の人週に当たる人件費を削減できる (100,000個で償却される) 追加コスト: $0.08 $4.14 サイプレス ソリューション: CY8C4247LQI-BL453 合計金額: $3.901 6%のコスト削減: $0.24 1 2014年6月24日に付けDigiKeyウェブサイトでの1K単位の価格 2 2014年6月24日に付けMicrochipウェブサイトでの1千個購入時の価格 001-93482 Rev ** Owner: GUL PSoC 4 BLE新製品のご紹介 19 数分でBLEプロトコル スタックを構成 PSoC CreatorのBLEコンポーネント コンフィギュレーション ツールを開く アプリケーションに応じて全てのBLE SIG 適用プロファイルから1つのプロファイルを選 択する、またはカスタム プロファイルを選択 選択されたプロファイルのパラメータ を設定 GAPパラメータを設定 適切なプロファイル ロール1と GAPロール2、3を選択 APIガイドを含むコンポーネント データ シート を使用してアプリケーションを書き込む GUIベースBLEコンポーネント コンフィギュレーション ツールを使用してBLEプロトコル スタックを構成 プロファイル ロールはサーバー (データの生成用) またはクライアント (データの受信用) として設定できる。例えば、タブレット (クライアント) に接続されるキーボード (サーバー) として設定 詳細は、BLEコンポーネント データ シートを参照 2 BLEデバイスは、ブロードキャスター、オブザーバー、セントラルとペリフェラルの4つの汎用アクセス プロファイル (GAP) のロールで動作できる 3 PSoC 4 BLEは、セントラル ロールとペリフェラル ロール間で逆転ロールを含む全てのGAPロールに対応 001-93482 Owner: GUL PSoC 4 BLE新製品のご紹介 Rev ** 1 20 PSoC 4 BLE: 業界で最も統合される ワンチップBLEソリューション PSoC 4 BLEワンチップ ソリューション プログラマブル アナログ ブロック MCUサブシステム プログラマブルな入出力サブシステム CTBm CORTEX™-M0 オペ アンプ オペ アンプ オペ アンプ オペ アンプ 12ビットSAR ADC 1Msps GPIO ポート 割り込み コントローラー クロッキング システム パワー マネージメント フラッシュ (256KB) SRAM (32KB) SWD CapSense CMP CMP 8ビット IDAC 7ビット IDAC プログラマブル デジタル ブロック UDB UDB UDB UDB TCPWM1 TCPWM TCPWM TCPWM SCB2 SCB プログラマブルな相互接続および配線 BLEシステム アドバンスト ハイパフォーマンス バス (AHB) 48MHz GPIO ポート GPIO ポート GPIO ポート GPIO ポート セグメントLCD 1 タイマ、カウンタ、パルス幅変調器；16ビット タイマ、カウンタ、パルス幅変調器ブロックとして設定可能 001-93482 Rev ** Owner: GUL PSoC 4 BLE新製品のご紹介 2UART/SPI/I2Cとして設定可能なシリアル通信ブロック 21 PSoC 4 BLEソリューション例 – 心拍数モニタ (HRM) ブロック図 PSoC 4 BLE値 設計上の問題 PSoC 4 BLEワンチップ ソリューション HRMにBLE接続を追加 心拍信号の感知とフィルタ処理用のカスタムAFE1を実装 ユーザー入力用の静電容量タッチセンシング ボタンを実装 セグメントLCDを駆動して測定された心拍数を表示 コイン電池での動作のために低消費電力設計 バッテリ 電圧 A m u x フィルタ オペアンプ x2 SAR2 ADC HRM PSoCソリューション 電極1 BLE接続はワンチップで容易に実装 (HRMプロファイルも含む) 心拍信号の感知とフィルタ処理用のオペアンプを備えた プログラム可能なAFEとSAR2 ADC ボタン、スライダとトラックパッド用の統合されたCapSense 統合されたセグメントLCD駆動 電池寿命の延長のための5種の柔軟な低消費電力モード 電極2 アンプ オペ アンプx2 ボタン CapSense 2 ワンチップ=MCU+AFE+CapSense+BLEラジオ PSoC 4 BLE設計リソース アナログ フロント エンド 逐次比較レジスタ 001-93482 Owner: GUL Rev ** 1 PSoC Creator BLE Pioneer Kit (CY8CKIT-042-BLE) PSoC 4 BLE入門 PSoC Creator内のPSoC 4 BLE 心拍数モニタのプロジェクト例 3 セグメント LCDドライブ CORTEX-M0 48MHZ LCD 32 32 加速度計 設計ソフトウェア: キット: アプリケーション ノート: プロジェクト例: カスタムAFE作 成用のプログラ マブル アナログ ブロック1 SCB3 32 BLE システム RFリンク BLE心拍数モニタ Mio社 PSoC 4 BLEは、カスタムAFEを備 えた低消費電力のワンチップ統合 BLEソリューションを可能にできる I2C/SPI/UARTとして設定可能なシリアル通信ブロック 2 PSoC 4 BLE新製品のご紹介 22
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