NXP 成熟方案助力客户项目开发 基于微控制器的智能设计加快设计和上市速度 ALLEN LV 市场经理 FTF-MHW-N2308 2016 年 9 月 28 日
议程 微控制器解决方案概览 无线充电解决方案 Hexiwear - 无限扩展的物联网解决方案 WaRP7 - 可穿戴设备开发平台 在线资源 1 1
解决方案 我们做什么 解决客户面临的挑战 我们专注于提供解决方案, 从定义 架构 设计, 到交付和支持, 以提高恩智浦的市场支配地位 NXP 解决方案关键特性 : 软件及硬件的完全集成 完整测试和验证 行业认证 丰富的技术文档 创新 可靠 易于利用 快速投放市场 2
MICR 解决方案的目标细分市场 支付与访问 能量转换 网络与接口 人机界面和媒体 创业与创新平台 PINPad 读卡器 mpos 有卡 读卡器 智能门锁 电机控制 家电 数字电源转换 能量储存 无线充电 网关 工业线程 LRWAN IVI 媒体流传输 触摸 / 语音 / 视觉 开源创新者平台 从原型制作到生产经验 恩智浦无人机杯赛 3
无线充电解决方案 4
无线能量传输 便利 不需要操作线缆 通用 一个标准统管一切 ( 很快就实现 ) 可在任何地方充电 汽车 机场 咖啡厅 酒店 耐用 不会对连接器或线缆造成损坏 防水 / 防尘 支持完全密封设计 5
无线能量传输理论 感应耦合 非谐振与谐振操作 非谐振操作 谐振操作 6
无线充电市场趋势 7
兼容硬件基础 无线充电标准 标准技术特性 Qi (WPC) - 感应耦合 - 80 200kHz - 2 2000W - 市场份额占主导地位低功耗 最高 15W 高功耗 最高 200W 厨房 最高 2000W 谐振式 自由定位 Apple - 感应耦合 - 100 200kHz - 2W - Apple Watch - Qi 子集频率范围 PMA A4WP - 感应耦合 - 105 400kHz - 2 15W - 感应式谐振耦合 - 6.78MHz - 2 50W - Qi 子集频率范围 - 没有产品发布 (2016 年 5 月 ) - Intel QCOM 退出 (2016 年 5 月 ) * 8 * 合并到 AirFuel Alliance, 但是互不兼容 (khz 与 MHz 频段 )
无处不在的 WPC Qi 手机汽车消费电子 三星 谷歌 LG 索尼 HTC 摩托罗拉 微软 诺基亚 丰田 福特 奥迪 大众 斯柯达 本田 现代 宝马, 梅赛德斯 - 奔驰 戴尔 宜家 飞利浦 松下 麦当劳 AirCharge PowerSquare 9
恩智浦是 WPC 的重要贡献者 WPC 的创始成员 WPC 规范工作小组的联席主席 恩智浦 Qi 解决方案是 WPC 规范的黄金单元 恩智浦 Qi 解决方案作为互操作认证平台的重要部分 10
市场上的恩智浦无线充电产品 奥迪 汽车 Q7 A4 消费电子 LG G3 手机发射端 本田 雅阁 思域 CRV 飞利浦 S8860 发射端 宝马 5 系 7 系 PowerSquare Tango Dual 发射端 起亚 K5 JK 狮跑 K7 大众 途观 现代 Avante Ecqus 西雅特 Ateca 斯柯达 速派 明锐 11
无线充电解决方案平台 硬件 参考设计 优化型物料清单 软件 专业级 Qi 认证库 可自定义的应用 / 干净 API 支持 认证 应用专业知识 现场支持 ( 最高支持到生产阶段 ) WPC 协会联席主席 市面上唯一获得 1.2.1 认证的解决方案 恩智浦汽车无线充电发射解决方案平台 带给客户的利益 : 加快产品上市 降低风险 降低开发成本 12
内建安全功能 异物检测 (FOD) Q-Factor 比较预期谐振曲线和测量到的谐振曲线 ( 导电材料移位谐振频率 ) 应对功率损耗的方法 监控系统中的异常损耗 表面温度测量 使用外围设备提供过电压 / 电流 / 温度保护 比较器直接连接到 PWM 模块 即使在内核忙的情况下, 也能保证 100% 安全 13
无线充电解决方案软件 带先进控制算法 (NXP IP) 的 Qi 认证库 完全可定制的应用 + HAL 层 14
应用灵活性 定制 FOD 附加应用 Qi 禁用 / 启用 PMA 禁用 / 启用 系统 / 用户接口定义 专有设备支持 专有监测 / 保护 发射和接收端之间的专有消息 15
开发工具 基于 Eclipse 的 IDE FreeMaster 监控 调谐 校准 调试 16
恩智浦无线充电解决方案 功率 / 应用 150 W 笔记本电脑电子工具 WCT-200WTX 20W-200W WPRxxxx 20W 200W 工业 / 汽车发送器 接收器 WCT-15WTXAUTO 15W Qi, 5W PMA 量产 15 W 手机平板电脑 WCT-15WTXMULTI 15W Qi 执行规划 5 W 手机可穿戴设备 WCT-15W1COILTX 15W Qi, 5W PMA WCT-5WTXAUTO 5W Qi A13, 5W PMA WCT-5WTXMULTI 5W Qi A28, 5W PMA WPR1516 15W Qi WPR1500-LDO WPR1500-BUCK 提议 WCT-5W1COILTX 5W Qi A11 发送器 接收器 17 可能会发生变更
无线充电解决方案微控制器型号 针对每种解决方案的专用芯片 库与器件编号相互锁定 灵活 恩智浦可为市场上的所有 WCH 拓扑提供支持 芯片 功率级别 线圈 应用 WPC 规范 (2) 内存封装上市时间 MWCT1000CFM 5W 单线圈消费电子 A11 32KB 32QFN 已上市 MWCT1200CFM 5W 多线圈消费电子 A28 32KB 32QFN 已上市 MWCT1101CLH 5W 多线圈消费电子 A28 64KB 64LQFP 已上市 MWCT1012CFM 15W 单线圈消费电子 MP-A4 48KB 32QFN 已上市 MWCT1011CFM 15W 单线圈消费电子 MP-A4 64KB 32QFN 在 9 月推出 MWCT1111CLH 15W 多线圈消费电子 MP-A8 64KB 64LQFP 已上市 MWCT1001AVLH 5W 多线圈汽车 / 工业 (1) A13 64KB 64LQFP 已上市 MWCT1003AVLH 5W 多线圈 汽车 / 工业 (1) A13 256KB 64LQFP 已上市 MWCT1011AVLH 15W 多线圈 汽车 / 工业 (1) 无 (3) 64KB 64LQFP 2016 年 9 月推出 MWCT1013AVLH 15W 多线圈 汽车 / 工业 (1) 无 (3) 256KB 64LQFP 2016 年 9 月推出 MWCT102xVLH 60W 单线圈 消费电子 无 (3) 64KB 64LQFP 2017 年上半年推出 MWCT103xVLH 200W 单线圈消费电子无 (3) 64KB 64LQFP 2017 年上半年推出 (4) (5) 18 注 : (1) AEC-Q100 2 级认证 (2) 针对应用实例 / 解决方案的 WPC Qi 规范 (3) WPC Qi 规范尚未发布 (4) 不推荐用于新设计, 请使用 MWCT1101CLH (5) 不推荐用于新设计, 请使用 MWCT1011CFM
A28 5W 3 线圈发射器方案 目标应用 : 可穿戴设备充电器 手机充电器 自由定位 特性 : 兼容 WPC 低功率规范 芯片上的数字解调 解决谐振移位和功率损耗 FOD 的方法 动态输入功率极限 功率传输效率超过 70% PMA v1.0 规范 在 WPC 规范中的恩智浦 IP http://www.nxp.com/products/power-management/wirelesscharging-ics/5w-multi-coil-a-type-wireless-chargingtransmitter-reference-design:rdwct-5wtxmulti 上市时间和认证 : 现已提供演示和评估! 通过 WCT1101CLH 获得 WPC Qi 认证 19
A13 5W 3 线圈车用发射器方案 目标应用 : 汽车 可穿戴设备充电器 手机充电器 自由定位 特性 : 兼容 WPC 低功率规范 芯片上的数字解调 CAN NFC 接口 固定频率 PWM 控制 ( 更好的 EMC) 解决谐振移位和功率损耗 FOD 的方法 钥匙 FOB 和 AM 频段回避 PMA v1.0 规范 AEC-Q100 2 级认证 http://www.nxp.com/products/power-management/wirelesscharging-ics/wct-5wtxauto-multi-coil-wireless-charging-transmitterreference-platform-for-automotive-applications:rdwct- 5WTXAUTO 上市时间和认证 : 现已提供演示和评估! 通过 WCT1001AVLH 获得 WPC Qi 认证 20
MP-A8 15W 多线圈发射器方案 目标应用 : 快速手机充电器 平板电脑充电器 自由定位 功能和支持 : 兼容 WPC-Qi 中功率规范 芯片上的数字解调 向下兼容 WPC 低功率规范 第一款 WPC 自由定位的多线圈中等功率发射器解决方案, 使用频率控制 占空比控制 相移控制和拓扑开关 Q-Factor 和功率损耗 FOD 上市时间和认证 : 2016 年第 3 季度 正在进行 Qi 认证 21
15W 多线圈车用发射器方案 目标应用 : 汽车 快速手机充电器 平板电脑充电器 自由定位 功能和支持 : 兼容双模 WPC-Qi 中等功率规格以及 PMA 芯片上的数字解调 向下兼容 WPC 低功率规范 Q-Factor 和功率损耗 FOD 钥匙 FOB 和 AM 频段回避 用于连接汽车网络的 CAN 接口 支持 NFC,NCF3340 上市时间和认证 : 2017 年第 1 季度 22
15W 接收器方案 WPR1500-LDO 目标应用 : 平板电脑充电器 快速手机充电器 功能和支持 : 23 兼容最新的 WPC 中等功率规范 通过接收器线圈从发射器输入的功率 (3.5 V~20 Vac 峰值 ) 功率传输效率超过 74% 支持双向通信 : 通过 FSK 从发射器到接收器, 以及通过 ASK 从接收器到发射器 整流器电压 输出电压和输出电流的硬件保护 PCB 尺寸 :40 mm 40 mm 被选为 WPC 黄金 (Golden)MP 接收器 http://www.nxp.com/products/power-management/wirelesscharging-ics/wpr1500-buck-15w-wireless-chargingreceiver:rdwpr1500-buck 上市时间和认证 : 现已提供演示和评估! WPR1500-BUCK
20W-200W 无线充电系统发射器及接收器方案 目标应用 : 笔记本电脑充电 电动工具充电 平板电脑充电 功能和支持 : 高效率 >90%( 最佳效率 :94%/110W) 温度低, 无需散热器 ( 最高 42 C ) 已准备好兼容 Qi 规范 (<15W) 发射器电源电压 :24 V DC/6A; 工作频率 :100-145kHz; 发射器和接收器之间的间隔距离 从 5 到 14mm; 所有类型的锂基电池 ; 电池容量高达 ~10Ah, 串联 3-6 个单元 ; 上市时间 : 2017 年第 1 季度 24
20W-200W 无线充电系统发射器及接收器方案 完整系统 发射 + 接收 可定制的功率电平 20W 至 200W 内部恩智浦技术 准备好兼容 Qi WPC 60W 工作组联席主席 目标应用 笔记本电脑 电动工具 医疗设备 真空吸尘器 25
20W-200W 无线充电解决方案技术详细信息 电源 : 20 200W 工作频率 : 100 145kHz 接收器 - 发射器间隔 (z): 6 14mm 自由定位 (x/y): 各个方向 30mm 原理 : 谐振 高效率 : 80 90+%( 取决于位移 ) 通信 : 双向 26
具有无限扩展性的 Hexiwear 27
产品开发面临的挑战 快速上市时间开发和生产成本从原型制作到生产 虽然市场要求发生了变化, 但在过去几年产品开发过程并未改变 28
Hexiwear 概述完整的物联网开发解决方案 完全开源 为创新提供基础 29
Hexiwear 概述 恩智浦与 MikroElektronika 合作创建的完整开发方案, 以在物联网市场中为快速方便的应用开发提供支持 精彩亮点 硬件经过优化, 外形紧凑 针对使用板载传感器 ( 如温度 压力 湿度和照明 ) 的物联网终端节点应用而设计 适用于配备充电电池 OLED 屏幕和传感器 ( 如光学心率计 加速度计 磁力计和陀螺仪等 ) 的可穿戴设备应用 包含开源嵌入式软件 手机应用和云连接的完整软件解决方案 可无限扩展, 生态系统包含超过 200 个 Click 模块 外形小巧 成本低 ($49 零售价 ) 模块化硬件开发平台, 基于 Kinetis MCU, 包含无线连接和传感器 提供开发软件包 用户应用演示 移动应用和云连接支持 30
Hexiwear 价值定位 快速投放市场多样的解决方案减少物联网应用的开发和设计时间 通向生产的捷径旨在帮助客户加速进入生产阶段市场中有现成可用的物料清单并且设计文件 / 原理图是开源的 优化的硬件设计对硬件设计进行优化, 包括针对物联网应用的低功耗设计 可靠的软件软件包含从嵌入式驱动程序到云连接的所有内容 - 全部开源 易于使用且经过优化 社区支持 Hexiwear 是一个真正基于社区的解决方案, 使客户可访问由社区创建的丰富资源库 31
硬件概览 32
扩展端口 190mAh 锂聚合物电池 Hexiwear 功能框图 8MB 串行 flash 存储器 1.1" 彩色 OLED 显示器 用户 RGB LED 触觉反馈振动电机 6x 触摸按钮 外部扩展坞 Micro-B USB K64F/KW40 开关 K64F/KW40 重置 恩智浦 Kinetis K20 OpenSDA MCU Micro-B USB 恩智浦 MC34671 电池充电器 恩智浦 Kinetis K64F MCU 恩智浦 Kinetis KW40Z BLE SoC 3xClick 插座 (SPI I2C UART AN PWM IO) Micro-SDHC 和 I2S 恩智浦器件 非 NXP 器件 恩智浦 FXOS8700CQ 组合加速度计 / 磁力计传感器 恩智浦 FXAS21002 陀螺仪传感器 恩智浦 MPL3115A2 晴雨计和温度传感器 MEAS-SPEC HTU21D 湿度与温度传感器 TAOS TSL2561 环境光传感器 MAXIM MAX30101 光学心率传感器 接口 33
Hexiwear 扩展坞 与 Hexiwear 兼容的调试扩展坞 Kinetis K64 和 Kinetis KW40 MCU 扩展坞可连接 3 个外部 Click 模块 (~200 个可用模块中任意选择 ) 34
软件概述 35
Hexiwear 软件生态系统 完整的开源软件包, 包括嵌入式软件的源代码 应用示例 安卓和 ios 应用以及 开箱即用 云连接 嵌入式软件 作为嵌入式操作系统运行 FreeRTOS 应用示例与物联网和可穿戴设备应用实例 基于 Kinetis SDK 的驱动程序 作为序列和调试适配器的 OpenSDA BLE 通信基于 Kinetis Connectivity Software ( 采用二进制文件 ) 软件下载地址 :www.hexiwear.com 手机应用 安卓应用在此下载,iOS 应用在此下载 云连接 集成在安卓和 ios 应用中 36
应用实例 37
Hexiwear 物联网终端节点 传感器标签 物联网 节点 或 物, 广播传感器数据 ( 通过 BLE Wi-Fi 或 USB CDC 广播传感器读数 ) 为板载传感器提供 开箱即用 支持 38
Hexiwear 物联网终端节点 物联网终端节点快速开发, 使用 KSDK 或 FreeRTOS 连接互联网的 Wi-Fi 路由器 云连接为连接到物联网终端节点的云应用提供可扩展的基础 39
Hexiwear 可穿戴设备应用实例 智能手表 手机通知警报数据转移到手机应用离线数据存储在串行 flash 中 健康 / 健身腕带 计步器卡路里消耗心率和脉搏血氧饱和度监测 40
Hexiwear 可穿戴设备应用实例 低功率可穿戴式设备 / 传感器标签快速开发, 使用 KSDK 或 FreeRTOS 使用移动设备连接互联网 ( 安卓 ios) 云连接为连接可穿戴式设备 / 传感器标记的云应用提供可扩展的基础 41
可无限扩展 42
Hexiwear 可无限扩展 兼容性扩展坞您可在此使用最多 3 个扩展模块 ~200 个即插即用附加传感器电路板目前已经上市, 并提供示例代码, 帮助您立刻上手 详情请参见这里 旨在提供扩展性以及帮助用户轻松访问 SPI I2C 和其他串行接口以进行定制由 MikroBUS 标准扩展端口提供支持 43
Hexiwear 可无限 扩展 利用和依靠 ~200 个扩展模块 44
Hexiwear 各种各样的扩展模块 智能多媒体智能家居智能世界智能接口智能医疗 Buzz Click Wifi 3 Click 雷电 Click 中继 Click 光学心率监控 MP3 Click 运动 Click 紫外线 Click 恩智浦 NFC 芯片 卡路里和步数 摄像头 Click 火焰 Click 氢气 Click 原型 Click 酒精 Click 红外手势 Click 空气质量 Click 甲烷 Click 4x10 RGB Click 红外热能 Click 45
Hexiwear 下一代物联网创新解决方案 价值定位 最快投放市场已创建用途广泛的解决方案, 以减少针对物联网应用的开发和设计时间 通向生产的路径旨在帮助客户加速进入生产阶段 市场中有现成可用的物料清单并且设计文件 / 原理图是开源的 优化型硬件设计对硬件设计进行优化, 包括几个针对设计低功耗物联网应用所建议的最佳做法 可靠的软件软件包含从嵌入式驱动程序到云连接的所有内容 - 全部开源 易于使用且经过优化 社区支持 Hexiwear 是一个真正基于社区的解决方案, 使客户可访问由社区创建的丰富资源库 目标应用 物联网终端节点及可穿戴设备 重要组件 恩智浦总物料清单 16 美元 -7 个恩智浦组件 :MCU 连接 传感器和电池充电器 - 基于 ARM Cortex-M4 内核的 Kinetis K64 MCU Kinetis KW40Z 多模 BLE 和 802.15.4 无线电 SoC 彩色 OLED 显示屏 可充电电池 外置 flash 提供设计资源 软件 原理图 设计文件 物料清单 (BOM) ios 和安卓应用 软件开发环境 Kinetis SDK( 开源 免费 ) Kinetis SDK Studio( 开源 免费 ) FreeRTOS( 开源 免费 ) 46
WaRP7 可穿戴设备参考平台
当前开发工具 开发板用于原型制作 SOM 模块用于在不需要定制的情况下进行产品化 Raspberry Pi i.mx 的 SABRE i.mx 的 Pico Intel Edison 优势 开源 可定制劣势 不采用最终产品外形 难以生产 优势 紧凑外形劣势 较难定制 不开源 49 简单易用 优化
WaRP7: 物联网和可穿戴设备开发平台 目标应用 可穿戴设备 物联网终端节点 为客户提供的主要优势 提供可立刻投入生产的紧凑外形, 缩短进入生产流程的时间 通过 FCC CE 认证 与板载内存 Wi-Fi 蓝牙 NFC 摄像头和传感器高度集成 由可穿戴设备和物联网专家开发的优化型硬件设计 超过 200 种扩展 Click 主板支持即插即用开发 获得强大的软件生态系统和充满活力的社区的支持 50
从概念到原型
WaRP7 紧凑外形 CPU 板 PCB 尺寸 23 mm x 38 mm (0.9 x 1.5 ) 52
WaRP7 高度集成的优化硬件 主要特性 恩智浦 i.mx 7Solo 应用处理器 Murata Wi-Fi (802.11/b/g/n) 和 Bluetooth (4.1 Bluetooth Smart + EDR) 模块 Kingston MCP, 含 8 GB NAND flash 和 4 GB LP-DDR3 内存 恩智浦 NT3H1101 NFC 标签 IC 180m h 锂离子电池 恩智浦 BC3770 电池充电器和恩智浦 PF3001 电源管理 IC 恩智浦 MPL3115A2( 压力传感器 ) FXOS8700( 加速度传感器, 磁力计 ) FXAS21002( 陀螺仪 ) 多媒体 :MIPI 显示器 MIPI 摄像头 音频播放和录音 53
MIPI CSI WaRP7 功能框图 KINGSTON 08EMCP04-EL3AV100-C50U 8GB NAND Flash 512 MB LP-DDR3 摄像头 恩智浦器件 非 NXP 器件 接口 Micro-B USB OTG 恩智浦 BC3770 电池充电器 恩智浦 PF3001 PMIC I 2 C I 2 C 恩智浦 i.mx7solo Cortex-A7 MPU + Cortex-M4 MCU SDIO, UART MURATA 1DX 802.11/b/g/n WIFI 与 BT 4.1 I/O 板 板板连接器 UART I 2 C SPI GPIO PWM 模拟 恩智浦 FXOS8700CQ 组合加速度计 / 54磁力计传感器 恩智浦 FXAS21002 陀螺仪传感器 恩智浦 MPL3115A2 晴雨计和温度传感器 恩智浦 NT3H1101 NFC 标签 MIPI DSI 触摸屏液晶显示器 恩智浦 SGTL5000 音频编解码器 耳机 话筒 FT2232 JTAG USB 调试 开关 电池连接器 180 mah 电池 MikroBus 扩展插槽
i.mx 7Solo 应用处理器 i.mx 7Solo 应用处理器 规格 CPU - ARM Cortex -A7 MPU, 最高 800MHz - ARM Cortex -M4 MCU, 最高 200MHz 封装 - 12 x 12 mm,0.4mm 间距 BGA 型号 - MCIMX7S5EVK08SC 55
WaRP7 标准包装 LCD 显示屏可支持大批量采购! LCD 显示器功能 1.5 LCD 电容式触摸 320 x 320 像素 彩色 56
WaRP7 强大的软件生态系统 软件开发环境 Linux BSP( 开源 免费 ) Android BSP( 在第 4 季度推出 ) UBOOT( 开源 免费 ) YOCTO Project 构建系统文档资源 软件设计指南 硬件设计指南 快速入门指南 设计博客 说明书 57
WaRP7 可无限扩展 58 利用和依靠 ~200 个扩展模块
WaRP7 社区 由最大的嵌入式社区之一提供支持 网址 : www.element14.com/warp7 59
从原型制作到生产
WaRP7 从原型制作到生产 WaRP7 提供从原型制作到生产的完整路径 可用资源 PCB 布局 原理图 物料清单 可向批发商和网络零售商采购物料清单 61
WaRP7 从原型制作到生产 目标 为客户提供从设计到生产的全程专家服务, 加快产品上市 设计服务在下列类别中提供 : 硬件设计和定制 嵌入式的软件设计和定制 手机应用设计和定制 云连接解决方案 机械工程设计和定制 认证服务 生产服务 62
WaRP7 于 8 月 16 日 上市
WaRP7 上市 WaRP7 于 8 月 16 日上市 上市情况 与 Newark Element14 和 Premier Farnell 在全球提供电路板 原理图 布局 物料清单 软件 文档 电路板由 Premier Farnell 联合设计和生产 Premier Farnell 是最大的开发工具网络零售商之一, 也是 Raspberry Pi Beaglebone 的制造商 WaRP7 是 Premier Farnell 的关键产品之一, 他们正在与恩智浦携手启动大型的营销活动 全球新闻发布由 Premier Farnell 提供 64
在线资源 65
NXP Designs www.nxp.com/nxpdesigns 8 月份有 >10,000 次网页浏览 1,747 次下载 NXP Designs Downloads Hexi 114 89 65 61 496 Quadcopter Drone PMSM Motor Control Smartphone Quick-Jack 133 WaRP7 BLDC Motor Control 138 156 179 Internet Radio BLE Heart Rate Monitor SMPS 66
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