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况丽丽Sr. Product Manager, SMC

FTF-MHW-N2333

Sept 29, 2016

QN9080在超低功耗可穿戴设备中的应用

PUBLIC USE1 PUBLIC USE1

AGENDA

• 可穿戴设备发展状况

• QN9080简介

• 智能支付手环解决方案

PUBLIC USE2

可穿戴设备新品迭出

fitbit charge 2 & flex 2

@8/30

Huami Amazfit watch

@8/30

Xiaomi band 2

@6/5

Apple Watch series 2

@9/7

PUBLIC USE3

IDC：可穿戴设备二季度出货量同比大增26%

基本健康追踪设备同比增长48.8%

苹果手表同比大跌56.7%

PUBLIC USE4

IDC：中国可穿戴设备厂商深耕本土，出海全球

PUBLIC USE5

用户总体评价

PUBLIC USE6

用户评价

PUBLIC USE7

恩智浦对可穿戴设备的理解

活动感知

健康感知

位置，环境感知

娱乐，分享，互动

支付，身份识别

安全，隐私

超长待机，能量采集

直观友好的人机交互

PUBLIC USE8

QN9080 –超低功耗无线MCU SoC

Bluetooth LE 4.2(controller, stack, profile)

512 kB flash,

128 kB RAM

ARM

Cortex-M4 + FPU

Rich Peripherals

QN908x

封装：- QN9080: 6x6mm QFN48，- QN9083: 3.2x3.2mm WLCSP

PUBLIC USE9

高度集成

• FSP –传感器融合硬件加速器

• 16-bit 高精度ADC

• 8-bit 1MHz DAC

• 低功耗模拟电压比较器

• 低功耗电容式触摸按键

• USB 2.0 FS device

• Quad-SPI 接口

• 低功耗32kH时钟

• 工作电压范围： 1.62 ~ 3.6 V

QN908x

INTERFACES

SYSTEM

ANALOG

Comp (2)

MEMORY

AH

B L

ite

Bu

s

Flash (512 kB)

RAM (128 kB)

ROM (256 kB)

ARM Cortex-M4F(up to 32 MHz)

USART (2)

I2C (2)

DMA - 20-ch

USB 2.0 FS

DIGITAL PERIPHERALS

32-bit Timer (4)

RTC

WDT

SCTimer / PWM

Clocks16/32 MHz Crystal OSC, 32 MHz OSC,

32.78 kHz crystal OSC, 32 kHz OSC

Power ManagementLDO, DC-DC, BOD, Flexible power

modes

SPI (2)

Quad decoder (2)

ADC16-bit

Bluetooth4.2 LE BB/RF

Fusion Signal Processor(DSP accelerator)

Security

CRC, TRNG

AES - 128 bit

Quad- SPI

DAC8-bit

Capacitive Sense

AP

B B

us

Bri

dge

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FSP - 传感器融合硬件加速器

• FSP是专为传感器信号处理而设计的硬件加速器

−直接存取系统内存的数据

−相比MCU处理，计算效率提高5~10倍

FSP

运算周期Cortex-M4F

运算周期

256-point FFT 2043 20970

矩阵乘法（9*9） 912 8500

矩阵求逆（9*9） 888 20972

Sine/Cosine 22 92

Memory控制器

Cordic算法• 三角运算• 对数• 平方根• …

线性运算• FIR滤波器• 线性相关• 最大最小• 求和

变换• 矩阵操作• 时频域变换

- FFT/IFFT

- DCT/IDCT

AHB

寄存器

PUBLIC USE11

蓝牙低功耗4.2

• 单端射频接口，简单的外围电路

• 蓝牙低功耗4.2单模

−单一设备支持主/从并发模式（master/slave concurrency）

−单一设备保持连接数多达16个

−扩展数据包长度（extended packet length）

−安全连接（secure connections）

• 蓝牙SIG标准profiles

• 空中固件升级（OTA）

• 高速数据传输（QPP）

• 无线充电（A4WP）

• FIDO

• Apple Homekit

• 微信 AirSync协议

PUBLIC USE12

高性能

• 优越的射频性能

− 接收灵敏度：-95 dBm

− 发射功率：-20 dBm ~ +2 dBm

− 链路预算：97 dB

• 超低功耗

− BLE接收峰值电流（DC-DC 3V)

-95 dBm接收灵敏度：3.5 mA

-92 dBm接收灵敏度：3.2 mA

-88 dBm接收灵敏度：2.6 mA

− BLE发射峰值电流（DC-DC 3V)

0 dBm发射功率： 3.4 mA

− MCU以32MHz运行电流（DC-DC 3V)

从flash中：1.3mA

从RAM中：1.0mA

− 掉电模式：1uA (register/8kB RAM retention, no clock)

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开发套件

QN9080 BLE moduleLPCxpresso

调试器

Arduino接口

Arduino接口

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软件开发包（SDK 2.0）

提供软件框架和参考设计

架构:

兼容CMSIS-CORE

统一的外设驱动接口 通信接口API，支持DMA传输

集成实时操作系统 RTOS:

FreeRTOS

集成软件协议栈和中间层 BLE协议栈和应用profile

USB 2.0 FS device

参考代码:

外设驱动示例代码 应用示例工程

FreeRTOS

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工具链Toolchain

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BLE SoC比较

QN9080 (NXP) N D

Package6x6mm QFN483.2x3.2 WLCSP

6x6mm QFN483.2x3.2 WLCSP

6x6mm aQFN60 (SIP)

Standard support BLE 4.2, & 2.4G BLE 4.2, & 2.4G BLE 4.2

MCU Cortex-M4F Cortex-M4F Cortex-M0

NVM512kB flash (app),

256kB ROM (BLE stack)512kB flash

(BLE stack & app)1MB Quad-SPI flash,

64 kB OTP, 128 kB ROM

RAM 128 kB 64 kB 128 kB

Max. MCU speed 32 MHz 64 MHz 96 MHz

DSP Accelerator FSP No No

Tx power -20~2dBm -20~4dBm 0dBm

Rx sensitivity -95 dBm -96 dBm -93 dBm

Rx current: DC-DC on, 3V3.5 mA (-95 dBm sensitivity),3.2 mA (-92 dBm sensitivity),2.6 mA (-88dBm sensitivity)

5.8 mA 5.8 mA

Tx current: DC-DC on, 3V, 0dBm Tx power

3.4 mA 6.3 mA 5.9 mA

MCU execute from flash, DC-DC on, 3V 1.3 mA @32MHz 3.7 mA @64MHz N/A

MCU execute from RAM, DC-DC on, 3V 1.0 mA @32MHz 3.4 mA @64MHz 1.3 mA @16MHz

Power down current with 32k 2 uA 2 uA 2 uA

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广播状态下平均电流比较

• 广播信道：37,38,39

• 广播包数据长度：31字节

• DC-DC，3V供电

Interval D N QN9080

100 ms 189 135 81

200 ms 96 70 39

500 ms 44 29 18

1s 26 17 10

2s 16 10 6

不同广播间隔下的平均电流（uA）

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

100 200 500 1000 2000

平均电流（

UA）

广播间隔 (MS)

平均广播电流

D

N

QN9080

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连接状态下平均电流比较

• 保持连接状态，发送ACK空包

• DC-DC，3V供电

Interval D N QN9080

100 ms 112 41 27

200 ms 63 22 15

500 ms 29 11 8

1s 19 7 5

2s 15 5 4

不同连接间隔下的平均电流（uA）

0

20

40

60

80

100

120

100 200 500 1000 2000

平均电流（

UA）

连接间隔 (MS)

平均连接电流

D

N

QN9080

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智能手环解决方案

• 应用：支付，公交，门禁等

• 硬件

− BLE SoC：QN9080

−加速度计：MMA8652

− NFC+eSE：PN66T / PN80T

• 软件

−手机来电/消息提醒（ANCS）

−空中固件升级（OTA）

−用户数据传输（QPP）

−计步算法，睡眠监测

− NFC支付，公交等

QN9080

MMA8652

PN66T /

PN80T

I2C

I2C

智能手机

ANCS,

QPP,

OTA

BLE 4.2

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Thanks!

PUBLIC USE22

ATTRIBUTION STATEMENT

NXP, the NXP logo, NXP SECURE CONNECTIONS FOR A SMARTER WORLD, CoolFlux, EMBRACE, GREENCHIP, HITAG, I2C BUS, ICODE, JCOP, LIFE VIBES, MIFARE, MIFARE Classic, MIFARE

DESFire, MIFARE Plus, MIFARE FleX, MANTIS, MIFARE ULTRALIGHT, MIFARE4MOBILE, MIGLO, NTAG, ROADLINK, SMARTLX, SMARTMX, STARPLUG, TOPFET, TrenchMOS, UCODE, Freescale,

the Freescale logo, AltiVec, C 5, CodeTEST, CodeWarrior, ColdFire, ColdFire+, C Ware, the Energy Efficient Solutions logo, Kinetis, Layerscape, MagniV, mobileGT, PEG, PowerQUICC, Processor Expert,

QorIQ, QorIQ Qonverge, Ready Play, SafeAssure, the SafeAssure logo, StarCore, Symphony, VortiQa, Vybrid, Airfast, BeeKit, BeeStack, CoreNet, Flexis, MXC, Platform in a Package, QUICC Engine,

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