MEMS、MCU和傳感器融合的平衡

　　另一種方法是將MCU與一個或多個傳感器相集成。飛思卡爾稱之為“智能傳感器集線器”，并曾在2011年推出MMA955x系列器件時介紹了這一概念。其他廠商(特別是Bosch和ST)近期也推出了配備了集成式MCU的設備;飛思卡爾預計將于近期推出另一款產品。

　　當選擇智能傳感器集線器時，您希望查看廠商是僅僅將MCU連接到現有傳感器上，還是為傳感器融合優化系統。一般來說，這是“優化功率”的代名詞。讓我們來看看圖3所示的系統背景中的一些優化。

　　內存：智能傳感器集線器通常從閃存運行。就芯片面積和成本而言，閃存和RAM都是昂貴的資源。您是否有足夠的內存來完成這項工作?另外，您支付的內存超出了您的需求嗎?RAM/閃存比例適合您的應用嗎?通常來講，融合算法需要的RAM比基礎控制應用需要的多。每三次或四次閃存采用1KB的RAM可能適合融合應用。人們通常想要更多，而不愿意得到的更少。

　　閃存往往是系統中速度最慢的存儲器。閃存接入是否妨礙了您的系統性能?或者您是否有某類閃存高速緩存器或面向未來的緩沖器?

　　時鐘域：當傳感器集線器處于低功耗狀態時，負責與主系統通信的從端口接口是否能夠正常運行?低功耗狀態有多低? 理想情況是能夠關閉集線器上的所有時鐘。這意味著您的串行端口需要外部計時。大部分標準MCU將串行端口時鐘看作數據，以2倍或4倍的數據速率來采樣數據。這會消耗功率，但在數據穿過集線器內的時鐘域時保證不會出現問題。為集線器優化的MCU不會強制您選擇這個選項。

　　時鐘頻率：您將系統從慢時鐘速率切換到快時鐘速率或者再切換回慢速率的速度有多快?MCU經常使用鎖相環路功能來執行慢時鐘頻率乘法運算，達到實用范圍。鎖相環路運行良好，但會消耗(根據傳感器標準)大量功率，也需要花一些時間來鎖定最終頻率。圖3所示系統使用一個按需在兩個頻率之間切換的振蕩器。

　　內部派生時鐘經常隨著溫度產生1% -3%變化。針對不同應用，您可能對此并不在乎。但如果您在乎(如果您正在整合速率，您就會在乎)，可以考慮采用緩慢外部時基，將其輸入到一個片上定時器。根據內部時鐘周期測量外部時鐘，并根據觀察到的比率，動態地調整幀速率。

　　采樣率：您如何管理采樣率? 圖3所示系統包括確保恒定幀速率的定制“幀間隔計數器”，與高頻/低頻操作模式的時長無關。如果您的設備有晶體振蕩器，頻率(32kHz)是否適度，是否會消耗過多功率?

　　模數轉換器精確度：您的轉換結果的分辨率有多少有效位? 轉換精度與轉換速度之間是否平衡?

　　硬件加速器：您的智能傳感器集線器是否提供了識別主要運動事件(在硬件方面，無CPU干預)的所有選件?引擎的通用性如何? 同樣，如果硬件中實施了一部分算法，這些算法是否能夠通用，還是要求您采用特定的融合庫?

　　其它設備：您的智能傳感器集線器在管理其它設備方面有沒有限制? 您是否有足夠帶寬、用于緩存的RAM，以及用于計算的MIPS?

　　開放性：您的集線器是否是固定的功能，或者您是否能夠定制其上的代碼? 是否有實現這些目的所需庫和工具? 如果采用Android操作系統，是否需要提供驅動程序和定制HAL(硬件抽象層)? 如果采用Windows 8操作系統，集線器制造商是否提供HID/I2C或HID/USB接口?

　　一般來說，所有這些因素將會推動系統設計人員從下面兩個方面來考慮解決辦法：最大限度地減少依靠更高級的軟件功能實現融合的傳感器數量;或者采用傳感器制造商打造的高度集成的傳感器子系統和參考設計，實現輕松集成和定制。