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基于NXP 双核Sensor hub LPC5410X+BLE芯片QN9022的云端智能穿戴平台解决方案

来源：电子发烧友

2018-10-12

类别：便携设备

560

拍明

原标题：云端智能穿戴平台

方案介绍

QFN-2

目标市场:穿戴式产品应用和消费类电子

核心器件:NXP 双核Sensor hub,LPC5410X

NXP的超低功耗BLE芯片QN9022。

其中

LPC54102具有100MHz M0+和100MHz M4F

M0+专注于传感器接入和数据采集,

M4F负责系统任务处理和传感器本地算法支持,

嵌入BLE通信功能芯片QN9022,可支持1Master带8路Slave的网络拓扑,

支持微信接入、QQ物联,

并且可以提供数据传输速率高达6KB/s的透传私有Profile-QPPS等等。

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【LPC5410X】

LPC541XX: 基于Arm® Cortex®-M4内核的低功耗微控制器(MCU),带有可选的Cortex®-M0+协处理器

概述

LPC541xx MCU系列单核和双核MCU具备行业领先的下一代功效。凭借增强的可扩展性和功能集成,在当今竞争激烈的环境下,这些突破性器件的市场占有率取得了持续性增长。

LPC541xx MCU基于高效的Arm® Cortex-M4内核,每个内核带有可选的Cortex®-M0+协处理器。单Cortex-M4选项适用于着重无软件分区的单核处理的架构。

在始终开机应用中,这些MCU能够以节电模式运行,侦听传入数据,并在侦听到传入数据时,唤醒任一内核,收集或处理信息。在主动模式下,开发人员可以利用高功效的Cortex-M0+内核执行数据收集、聚合,以及系统任务管理,同时通过Cortex-M4内核更加快速地执行传感器融合等处理器密集型算法,从而优化功效和吞吐率,最终降低功耗。

LPC54110系列带有可选的专用片上数字麦克风(DMIC)子系统,能够显著降低需要语音输入和处理功能的应用的功耗。该系列能够满足严苛的功效要求,尤其适合通过电池供电并且随时通过语音激活的产品。

特性

Arm Cortex-M4内核(版本r0p1)

Arm Cortex-M4处理器,运行频率高达100 MHz

浮点运算单元(FPU)和存储器保护单元(MPU)。

Arm Cortex-M4内置可嵌套向量中断控制器(NVIC)。

非屏蔽中断(NMI)输入,有多种源可供选择。

串行线调试(SWD),具有6个指令断点,两个语义比较器和4个观察点。包含串行线输出,用于增强调试功能。

系统节拍定时器。

Arm Cortex-M0+内核

Arm Cortex-M0+处理器,运行频率高达100 MHz (使用与Cortex-M4相同的时钟),具有单周期乘法器和快速单周期I/O端口

Arm Cortex-M0+内置可嵌套矢量中断控制器(NVIC)

非屏蔽中断(NMI)输入,有多种源可供选择。

串行线调试,具有四个中断点和两个观察点。

系统节拍定时器。

片上存储器

多达256 KB片上闪存程序存储器,带闪存加速器和256字节页擦写

多达192 KB总SRAM,包含160 KB连续主SRAM和I&D总线上额外的32 KB SRAM

支持ROM API

闪存在应用编程(IAP)和在系统编程(ISP)。

基于ROM的USB驱动程序(HID、CDC、MSC和DFU)。支持通过USB更新闪存。

支持通过闪存、USART、SPI和I2C中的有效用户代码引导

传统引导、单双图像引导。

串行接口

Flexcomm接口包含8个串行外设。每个外设可通过软件选择作为USART、SPI或I2C接口。两个Flexcomm接口也包含一个I2S接口。每个Flexcomm接口包含一个FIFO,支持该Flexcomm接口所支持的USART、SPI和I2S。每个Flexcomm接口具有多种时钟选项,包含一个共享的分数波特率生成器。

I2C总线接口,支持Fast-Mode和Fast-Mode Plus,数据传输率高达1 Mbit/S,具有多种地址识别和监控模式。两组真正的I2C焊盘,支持从设备高速模式(3.4 Mbit/S)。

免晶振USB全速器件接口。

数字外设

DMA控制器,具有20个通道和20可编程触发器,能够访问所有存储器和支持DMA的外设。

多达48个通用输入/输出(GPIO)引脚。大部分GPIO具有可配置的上拉/下拉电阻,可编程开漏模式,以及输入逆变器。

通用IO寄存器位于AHB上,以支持快速存取。

最多8个通用IO可选为引脚中断(PINT),由上升沿、下降沿或两种输入沿触发。

两组GPIO中断(GINT)支持基于输入状态逻辑(AND/OR)组合的中断。

CRC引擎。

模拟外设

12位ADC,具有12个输入通道以及多个内部和外部触发器输入,采样速率高达5.0 M采样/秒。该ADC支持两个独立的转换序列。

连接至ADC的集成式温度传感器。

定时器

5个32位标准通用定时器/计数器,其中4个支持多达4个采集输入和4个比较输出、PWM模式和外部计数输入。可选择特定的定时器事件,以生成DMA请求。第5个定时器没有外部引脚连接,可用于内部定时操作。

一个SCTimer/PWM,具有8个输入和8个输出函数(包括采集和匹配)。输入和输出可引至或引自外部引脚,内部引至或引自所选外设。在内部,SCTimer/PWM支持10个采集/匹配,10个事件和10个状态

32位实时时钟(RTC),以1 S分辨率在始终开启的电源域内运行。RTC中的定时器可用于唤醒所有低功耗模式(包括深度节电模式),具有1 ms分辨率。

多通道多速率24位定时器(MRT),用于在最多4种可编程固定速率下重复生成中断。

窗口化看门狗定时器(WWDT)。

时钟生成

12 MHz内部自激振荡器(FRO)。该振荡器提供可选择的48 MHz或96 MHz输出,以及一个可用作系统时钟的12 MHz输出(从所选的较高频率中分离)。FRO在整个电压和温度范围内调校为±1 %精确度。

高达25 MHz的外部时钟输入频率。

看门狗振荡器(WDTOSC),频率范围为200 kHz至1.5 MHz。

32.768 kHz低功耗RTC振荡器。

系统PLL支持CPU以最高CPU速率工作,无需高频外部时钟。可通过内部FRO 12 MHz输出运行,外部时钟输入CLKIN或RTC振荡器

带除法器的时钟输出函数。

用于测量片上和片下时钟信号频率的频率测量单元。

功率控制

可编程PMU (电源管理单元)用于尽可能降低功耗,匹配不同性能水平的需求。

低功耗模式:睡眠、深度睡眠和深度节电模式。

作为从设备时,可通过USART、SPI和I2C外设的活动从深度睡眠模式下唤醒。

微节拍定时器,通过看门狗振荡器运行,可用于将器件从低功耗模式中唤醒。

上电复位(POR)。

带独立阈值的掉电检测(BOD),用于中断和强制复位。

更多信息

双处理器内核:Arm Cortex-M4和Arm Cortex-M0+。两个内核均可达到最高100 MHz的运行频率。

DMIC子系统包含一个双通道PDM麦克风接口、灵活抽取器、16条FIFO、可选DC锁定、硬件语音活动检测,以及将经过处理的输出数据流式传输至I2S的选项。

单电源(1.62 V至3.6 V)。

支持JTAG边界扫描。

128位唯一器件识别序列号。

工作温度范围为-40 °C至+105 °C。

提供WLCSP49和LQFP64封装。

【QN9022】

QN902X: 超低功耗Bluetooth LE片上系统解决方案

概述

QN902x是一款超低功耗、高性能和高度集成的Bluetooth LE解决方案。它应用于Bluetooth智能应用,如运动和健身、人机界面设备以及启用应用程序的智能配件。该产品专为可穿戴电子产品而设计,可在纽扣电池等小容量电池的驱动下运行。

QN902x在单个芯片上集成了Bluetooth LE无线电、控制器、协议栈和配置文件软件,提供了一款灵活易用的Bluetooth LE SoC解决方案。它还具有一个高性能MCU和片上存储器,支持用户开发单芯片无线MCU解决方案。用户还可以通过连接至应用处理器将QN902x用作网络处理器,以实现更高级的应用。

其他系统特性包括完整集成的DC-DC和LDO、低功耗睡眠定时器、电池检测器、通用ADC和通用IO。这些功能可降低整体系统成本和尺寸。QN902x在所有模式下都具有非常低的功耗。它能够在电池供电系统中实现较长的使用寿命,同时保持出色的射频性能QN9020/1的工作电源电压范围为2.4 V至3.6 V。QN9022的工作电源电压范围为1.8 V至3.6 V。

收起

特性

真正的单芯片Bluetooth LE SoC解决方案

集成的Bluetooth LE收音机

完整的Bluetooth LE协议栈和应用配置文件

支持主设备和从设备模式

主设备模式下,可同时建立8个连接。

频段范围:2400 MHz至2483.5 MHz

1 Mbit/s广播数据传输速率和250 kHz偏差

GFSK调制格式

射频

-95 dBm RX敏感度(非DC-DC模式)