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

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1 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

2 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
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 Mio社の心拍数モニタ Kwikset社のKevoデッドボルト 1 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 2 ソース: ABI研究 3a

3 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
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 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 2 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 3b

4 Bluetoothの用語 Bluetooth Classic Bluetooth低消費電力 (BLE) Bluetooth 4.0
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 BLEのみに対応したBluetooth 4.0/4.1製品の商標 Bluetooth Smart Ready Bluetooth ClassicとBLEの両方に 　　対応したBluetooth 4.0/4.1製品の商標 Bluetooth Smart Ready 製品 Bluetooth Classic製品 オーディオ ストリーミング Bluetooth Smart 製品 センサー データ 1 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 2 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) 4a

5 専門用語 アナログ フロント エンド (AFE) バラン アンテナ マッチング ネットワーク (AMN)
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デバイス Bluetooth Smart Readyデバイス アプリケーション ＆プロファイル アプリケーション (例えば、マウス) 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) 一般属性プロトコル (GATT) 属性プロトコル (ATT) 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) 直接テスト モード (DM) 物理層 (PHY) アプリケーション レベル相互運用性 アプリケーション プロファイル: HID、HRM、グルコース メーターなど Bluetooth ClassicとBLE プロトコル スタック BLEプロトコル スタック1 リンク層 直接テスト モード ハードウェア2 BLEリンク 物理層 1 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 2 シリコン チップ上に実装 4b

6 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 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 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 75以上のコンポーネントを利用可能 BLEコンポーネントはBluetooth Smart製品を作成 プログラマブル アナログ コンポーネントはセンサー インターフェースを作成 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 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 4c

7 PSoCの用語 CapSense® SmartSense™ 自動チューニング 汎用デジタル ブロック (UDB)
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 オペ アンプ コンフィギュレーション後 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… 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 4d

8 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 複数のICによるシステム設計はBOMコストを増加
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 5

9 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 75以上のコンポーネントのライブ ラリを調べる 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) 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 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 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 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 HRM 6a

10 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
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 6b

11 3. PSoC 4 BLEはRF基板を簡素化 AMNの設計は簡単ではない
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 L3 3.3nH C1 C2 2nH C1 1.2pF 18pF 1pF L1 4.7nH C2 1.0pF C4 1.5pF RFP L2 L3 Ant RFP RFN RFN 1nH 3nH VDD_PA L2 10nH C3 L4 L1 6.8nH C5 18pF 2nH 1pF C1 2.2nF C4 1pF 2個の外部コンポーネント 7個の外部コンポーネント 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 6c

12 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 6d

13 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 使用可能な アナログ 使用可能な クロック ソース ウェイクアップ ソース 時間 アクティブ 6MHz 有 すべて - スリープ 1.3mA 無 任意の割り込みソース ディープ スリープ 1.3μA WDT1、LCD2、I2C/SPI、 リンク層3 コンパレータ、オペアンプ、POR4、BOD5 WCO6、 32kHz ILO7 コンパレータ、GPIO8、WDT、SCB9 25μs ハイバネート 150nA コンパレータ、POR、BOD コンパレータ、GPIO 2ms ストップ 60nA ウェイクアップ ピン、 XRES10 PSoC 4 BLEの消費電流 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 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 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 C D 1秒の接続間隔当たり平均電流消費量=18.9µA 段階 電力モード 活動 A アクティブ 振動子の起動 B スリープ C RFの送信 D RFの受信 E スタックの処理 F ディープ スリープ WCOオン 電流 (mA) A E B F 1,000 2,000 3,000 4,000 999,000 1,000,000 タイム (µs) アクティブ スリープ アクティブ ディープスリープ 1 ウォッチドッグ タイマ 4 パワーオン リセット 2 液晶ディスプレイ 5 電圧低下の検出 kHz内部低速度振動子 9 シリアル通信ブロック 3 デジタル ロジック管理BLEプロトコル kHz時計用水晶振動子 8 汎用入出力 10 外部リセット 6e

14 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 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 UDB 4 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 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) 60 600 集積バラン 有 1 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、 3 RAMのデータを保持するハイバネート NordicとCSRはマスターのみがある 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 2 すべての場合にバランの前の段階で測定 7

15 PSoC 4デバイス ファミリ PSoC MCU PSoC 4000 インテリジェントな アナログPSoC 4100
プログラマブルなデジタル PSoC 4200 プログラマブルなアナログ PSoC 4400 高性能アナログ PSoC 4600 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 CY8C46x6 ARM CM01、64K/16K NDAが必要 営業担当者まで 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 CY8C44x5 ARM CM01、32K/8K 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 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 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 4 タイマ／カウンタ／PWMブロック 7 汎用デジタル ブロック 2 コンパレータ 5 アナログ－デジタル変換器 8 Bluetooth低消費電力 3 デジタル-アナログ変換器 6 I2C/SPI/UARTとして設定可能なシリアル通信ブロック 量産中 サンプル出荷 新製品 開発中／コンセプト 10

16 アドバンスト ハイパフォーマンス バス (AHB)
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 MCUサブシステム プログラマブル アナログ ブロック I/Oサブシステム GPIO x8 特長 オペ アンプ x4 SAR2 ADC 32ビットMCUサブシステム 48MHz ARM® Cortex™-M0 CPU 最大256KBフラッシュと32KB SRAM AFE1がプログラム可能 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 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 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 CORTEX-M0 48MHz CMP x2 CSD GPIO x8 BLEシステム プログラマブルなデジタル ブロック アドバンスト ハイパフォーマンス バス (AHB) フラッシュ (256KB) プログラマブルな相互接続および配線 UDB4 x4 GPIO x8 TCPWM3 x4 SRAM (32KB) SCB5 x2 GPIO x8 シリアル ワイヤ デバッガ セグメントLCDドライブ GPIO x4 資料 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 アナログ フロント エンド 3 タイマ、カウンタ、パルス幅変調器；16ビット タイマ、カウンタとパルス幅変調器ブロックとして構成可能 2 逐次比較レジスタ 4 汎用デジタル ブロック 5 I2C/SPI/UARTとして構成可能なシリアル通信ブロック 11a

17 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 PSoC 4 BLE値 ブロック図 設計上の問題
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 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 ワンチップ = MCU+AFE+デジタル ロジック+BLEラジオ PSoC 4 BLEワンチップ ソリューション IDAC5 サーミスタ AMUX SAR2 ADC BLE システム 湿度センサー AFE1 RFリンク 圧力センサー バッテリ電圧 Cortex-M0 48MHz 32 RTC 32 2 32 加速計 SCB3 TCPWM4 振動 モーター PSoC 4 BLE設計リソース 設計ソフトウェア: 　　　　　PSoC Creator キット: 　　　　　BLE Pioneer Kit (CY8CKIT-042-BLE) アプリケーション ノート: 　　 PSoC 4 BLE入門 プロジェクト例: 　　　　　PSoC Creator内のPSoC 4 BLE 　　　　　センサー ハブのプロジェクト例 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 1 アナログ フロント エンド 3 I2C/SPI/UARTとして設定可能なシリアル通信ブロック 　　　　　　　　　　　5 電流ソース 2 逐次比較レジスタ 4 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 11b

18 PSoC 4 BLE入門 1. PSoC Creator IDEをダウンロード: www.cypress.com/Creator
2. 49ドルのBLE Pioneer Kitを購入: 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: BLE Pioneer Kitにより、迅速で容易に開発することが可能 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 BLE Pioneer Kit (CY8CKIT-042-BLE) 5.3cm 10.6cm 1 連邦通信委員会 (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 12

19 付録 15

20 PSoC 4 BLEの製品セレクタ ガイド 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 2 4 806ksps 56-QFN CY8C4127LQI-BL453  CY8C4127LQI-BL483 CY8C4127FNI-BL483 68-CSP CY8C4247LQI-BL473 48MHz 1Msps CY8C4247LQI-BL453 CY8C4247LQI-BL463 CY8C4247FNI-BL483 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、 2 シリアル通信ブロック 4 逐次比較レジスタ KBフラッシュおよび1.9V～5.5Vの入力電圧範囲を対応 3 タイマ、カウンタ、パルス幅変調器ブロック 5 電流出力デジタル-アナログ変換器 16

21 参考資料およびリンク 製品のウェブページ: 製品データ シート: 製品ロードマップ: PSoC Creator IDE: BLE Pioneer Kit: 製品の紹介ビデオ: PSoC 4 BLEのワークショップの紹介: アプリケーション ノート: PSoC 4 BLE (AN791267) 入門: PSoC 4 BLEの消費電力測定 (AN92584): PSoC 4 BLE (AN91184) によるBLEアプリケーションの作成: PSoC 4 BLE (AN96112) によるカスタム プロファイルの作成: デザイン ガイド: CapSenseデザイン ガイド: PSoC 4 BLE Antennaデザイン ガイド: 知識ベース: BLE準拠および相互運用性の報告: 顧客向けのBLEプレゼンテーション: Bluetooth SIGウェブサイト: 詳細情報については、 18

22 PSoC 4 BLEソリューション価値 例: 心拍数モニタ 競合製品 その他部材費 追加コスト
BLE: Nordic nRF51822-QFAB-R7 価格: $1.921 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 バラン: ST Microelectronics BAL-NRF02D3 価格: $0.331 アンプ: マイクロチップ社製MCP6N11-001E/SN 価格: $1.022 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: 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 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) $1.92 $0.24 $0.33 $1.02 $0.47 $2.06 $0.08 $0.16 $4.14 競合製品 オペアンプ バラン アンプ CapSenseコントローラー その他部材費 バラン チューニング BLEプロトコル スタック コンフィギュレーション 総追加コスト 合計金額 サイプレス ソリューション: 合計金額: 6%のコスト削減: CY8C4247LQI-BL453 $3.901 $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 19

23 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 適切なプロファイル ロール1と GAPロール2、3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 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 1 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 20

24 アドバンスト ハイパフォーマンス バス (AHB)
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 割り込み コントローラー フラッシュ (256KB) クロッキング システム SRAM (32KB) パワー マネージメント SWD CORTEX™-M0 48MHz MCUサブシステム アドバンスト ハイパフォーマンス バス (AHB) BLEシステム UDB TCPWM1 TCPWM SCB2 SCB セグメントLCD プログラマブル デジタル ブロック 12ビットSAR ADC 1Msps プログラマブル アナログ ブロック CTBm CapSense 8ビット IDAC 7ビット IDAC プログラマブルな相互接続および配線 GPIO ポート プログラマブルな入出力サブシステム オペ アンプ オペ アンプ オペ アンプ オペ アンプ CMP CMP 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 2UART/SPI/I2Cとして設定可能なシリアル通信ブロック 21

25 PSoC 4 BLEソリューション例 – 心拍数モニタ (HRM) PSoC 4 BLE値 ブロック図 設計上の問題 PSoC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 PSoCソリューション 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 ワンチップ=MCU+AFE+CapSense+BLEラジオ PSoC 4 BLEワンチップ ソリューション バッテリ 電圧 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 Amux フィルタ オペアンプx2 SAR2 ADC HRM セグメントLCDドライブ LCD 電極1 アンプ オペアンプx2 電極2 Cortex-M0 48MHz CapSense ボタン 32 32 加速度計 SCB3 BLE システム 2 32 RFリンク PSoC 4 BLE設計リソース 設計ソフトウェア: 　　　　　PSoC Creator キット: 　　　　　BLE Pioneer Kit (CY8CKIT-042-BLE) アプリケーション ノート:　　 PSoC 4 BLE入門 プロジェクト例: 　　　　　PSoC Creator内のPSoC 4 BLE 　　　　　心拍数モニタのプロジェクト例 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 1 アナログ フロント エンド 3 I2C/SPI/UARTとして設定可能なシリアル通信ブロック 2 逐次比較レジスタ 22