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
業界で最も集積されたワンチップBLEソリューションにより
低消費電力無線システムを容易に設計
001-93482
Rev **
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PSoC 4 BLE新製品のご紹介
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
IoTは日常的に使う物がインターネットに接続される方法 (例えば、サーモスタットが携帯電話から調整)
2020年までに、60億もの日常の物がIoTネットワークに接続1
センサーベース システムは「実際の世界」をIoTネットワークに接続
センサーベースIoTシステムは対話的かつ自律的に作動し、一般的に無線通信を使用
センサーベースIoTシステムは、バッテリで作動するために低消費電力である必要がある
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
1
2
Mio社の心拍数モニタ
Kwikset社のKevoデッドボルト
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
ソース: ABI研究
001-93482
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PSoC 4 BLE新製品のご紹介
3a
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
PSoCは以下の特長を持っている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
2
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
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
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Rev **
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3b
Bluetoothの用語
Bluetooth Classic
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 Ready 製品
Bluetooth Classic製品
Bluetooth Smart
オーディオ ストリーミング
BLEのみに対応したBluetooth 4.0/4.1製品の商標
Bluetooth Smart Ready
Bluetooth Smart 製品
Bluetooth ClassicとBLEの両方に
対応したBluetooth 4.0/4.1製品の商標
センサー データ
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
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)
1
2
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4a
専門用語
アナログ フロント エンド (AFE)
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 Readyデバイス
Bluetooth Smartデバイス
アプリケーション (例えば、マウス)
アプリケーション
&プロファイル
アプリケーション
アプリケーション レベル相互運用性
プロファイル: HID、HRM、グルコース メーターなど
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)
BLEプロトコル
スタック1
一般属性プロトコル (GATT)
属性プロトコル (ATT)
Bluetooth ClassicとBLE
プロトコル スタック
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)
ハードウェア2
1
2
直接テスト モード (DM)
物理層 (PHY)
直接テスト モード
リンク層
BLEリンク
物理層
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
シリコン チップ上に実装
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4b
PSoCの用語
PSoC Creator™
75以上のコンポーネント
を利用可能
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
BLEコンポーネントはBluetooth
Smart製品を作成
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BLEコンポーネントと
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
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Rev **
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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
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
PSoC 4 BLE新製品のご紹介
4c
PSoCの用語
CapSense®
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
コンフィギュレー
ション後
オペ
アンプ
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…
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Rev **
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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
PSoC 4 BLE新製品のご紹介
4d
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
無線センサーベース システムの設計には、エンジニアが複数のICベンダーからの設計ツールを使用できる必要がある
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
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PSoC 4 BLE新製品のご紹介
5
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
1. 75以上のコンポーネントのライブ
ラリを調べる
2. 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)
HRM
3. 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
4. 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
5. 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
6. 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
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6a
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
BLEコンポーネントは以下を含む:
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
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6b
3. PSoC 4 BLEはRF基板を簡素化
AMNの設計は簡単ではない
AMNはプリント基板レイアウト、寄生容量に敏感
最高のRF性能にはAMNの調整が必要
外部コンポーネントが必要な時、AMNの調整の複雑さは劇的に増加
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
C1
1.2pF
Ant
L1
6.8nH
2個の外部コンポーネント
L3
3.3nH
C1
C2
2nH
18pF 1pF
RFP
RFN
VDD_PA
L1
4.7nH
C2
1.0pF
L2
10nH
C1
2.2nF
7個の外部コンポーネント
C4
1.5pF
RFP
RFN
C3
18pF
L2
L3
1nH
3nH
L4
2nH
C5
1pF
C4
1pF
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
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6c
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
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Rev **
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PSoC 4 BLE新製品のご紹介
6d
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
アクティブ
2.2mA @ 6MHz
有
すべて
スリープ
1.3mA
無
ディープ
スリープ
1.3μA
無
ハイバネート
150nA
無
ストップ
60nA
無
使用可能な
アナログ
ペリフェラル
使用可能な
クロック ソース
ウェイクアップ
ソース
ウェイクアップ
時間
すべて
すべて
-
-
すべて
任意の割り込みソース
0
WCO6、
32kHz ILO7
コンパレータ、GPIO8、
WDT、SCB9
25μs
無
コンパレータ、GPIO
2ms
無
ウェイクアップ ピン、
XRES10
2ms
すべて
すべて
1
2
WDT 、LCD 、 コンパレータ、
I2C/SPI、
オペアンプ、
POR4、BOD5
リンク層3
コンパレータ、
無
POR、BOD
無
無
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
PSoC 4 BLEの消費電流
C
20
D
18
16
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
電流 (mA)
14
12
10
8
6 A
4
1秒の接続間隔当たり 段階
平均電流消費量
A
=18.9µA
B
C
D
E
E
B
F
2
活動
振動子の起動
振動子の起動
RFの送信
RFの受信
スタックの処理
WCOオン
F
~
~
0
電力モード
アクティブ
スリープ
スリープ
スリープ
アクティブ
ディープ
スリープ
0
1,000
2,000
3,000
4,000
999,000
1,000,000
タイム (µs)
アクティブ
1 ウォッチドッグ
タイマ
2 液晶ディスプレイ
3 デジタル ロジック管理BLEプロトコル
001-93482
Rev **
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リセット
5 電圧低下の検出
6 32kHz時計用水晶振動子
スリープ
アクティブ
ディープスリープ
4 パワーオン
7 32kHz内部低速度振動子
9 シリアル通信ブロック
8 汎用入出力
10
PSoC 4 BLE新製品のご紹介
外部リセット
6e
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
1.8~3.6
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
無
無
UDB
4
無
無
無
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
無、無
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
無
無
600
集積バラン
有
無
無
有
3 RAMのデータを保持するハイバネート
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、
4 8051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
NordicとCSRはマスターのみがある
2 すべての場合にバランの前の段階で測定
001-93482
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PSoC 4 BLE新製品のご紹介
7
Rev **
1
PSoC 4デバイス ファミリ
インテリジェントな
アナログPSoC 4100
PSoC MCU
PSoC 4000
プログラマブルなデジタル プログラマブルなアナログ
PSoC 4200
PSoC 4400
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
CY8C40x4
ARM CM01 16MHz、16K/2K
CMP2、I2C、DAC3、TCPWM4、
CapSense
8/16-SOIC、16/24-QFN
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
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
高性能アナログ
PSoC 4600
CY8C46x6
ARM CM01、64K/16K
NDAが必要
営業担当者まで
CY8C44x5
ARM CM01、32K/8K
NDAが必要
営業担当者まで
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
2 コンパレータ
3 デジタル-アナログ変換器
001-93482
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Rev **
4 タイマ/カウンタ/PWMブロック
7
アナログ-デジタル変換器
6 I2C/SPI/UARTとして設定可能なシリアル通信ブロック
8
5
汎用デジタル ブロック
Bluetooth低消費電力
PSoC 4 BLE新製品のご紹介
量産中
サンプル出荷
新製品
開発中/コンセプト
10
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
プログラマブル アナログ
ブロック
MCUサブシステム
特長
オペ
アンプ x4
CORTEX-M0
I/Oサブシステム
GPIO x8
SAR2
ADC
AFE1がプログラム可能
BLEシステム
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
フラッシュ
(256KB)
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
SRAM
(32KB)
シリアル ワイヤ デ
バッガ
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
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
3 タイマ、カウンタ、パルス幅変調器;16ビット
2
4 汎用デジタル
ブロック
CSD
プログラマブルなデジタル
ブロック
UDB4 x4
TCPWM3 x4
SCB5 x2
GPIO x8
GPIO x8
GPIO x8
セグメントLCDドライブ
GPIO x4
資料
アナログ フロント エンド
逐次比較レジスタ
001-93482
Owner: GUL
Rev **
CMP
x2
プログラマブルな相互接続および配線
48MHz
48MHz ARM® Cortex™-M0 CPU
最大256KBフラッシュと32KB SRAM
アドバンスト ハイパフォーマンス バス (AHB)
32ビットMCUサブシステム
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
5 I2C/SPI/UARTとして構成可能なシリアル通信ブロック
PSoC 4 BLE新製品のご紹介
11a
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
ブロック図
PSoC 4 BLE値
設計上の問題
PSoC 4 BLEワンチップ ソリューション
センサー ハブにBLE接続を追加
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
IDAC5
サーミスタ
湿度センサー
圧力センサー
バッテリ電圧
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
設計ソフトウェア:
キット:
アプリケーション ノート:
プロジェクト例:
RTC
加速計
1
アナログ フロント エンド
2 逐次比較レジスタ
001-93482
Rev **
Owner: GUL
PSoC Creator
BLE Pioneer Kit (CY8CKIT-042-BLE)
PSoC 4 BLE入門
PSoC Creator内のPSoC 4 BLE
センサー ハブのプロジェクト例
AFE1
SAR2
ADC
BLE
システム
RFリンク
32
ワンチップ = MCU+AFE+デジタル ロジック+BLEラジオ
PSoC 4 BLE設計リソース
A
M
U
X
2
32
CORTEX-M0
48MHZ
32
SCB3
TCPWM4
振動
モーター
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
5 電流ソース
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
3 I2C/SPI/UARTとして設定可能なシリアル通信ブロック
4
PSoC 4 BLE新製品のご紹介
11b
PSoC 4 BLE入門
1. PSoC Creator IDEをダウンロード:
www.cypress.com/Creator
BLE Pioneer Kit (CY8CKIT-042-BLE)
5.3cm
2. 49ドルのBLE Pioneer Kitを購入:
www.cypress.com/CY8CKIT-042-BLE
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:
www.cypress.com/go/AN91267
BLE Pioneer Kitにより、迅速で容易に開発することが可能
10.6cm
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
1 連邦通信委員会
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(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
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PSoC 4 BLE新製品のご紹介
12
付録
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PSoC 4 BLE新製品のご紹介
15
PSoC 4 BLEの製品セレクタ ガイド
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
0
2
4
806ksps
2
2
2
56-QFN
CY8C4127LQI-BL453
24MHz
0
2
4
806ksps
2

2
2
56-QFN
CY8C4127LQI-BL483
24MHz
0
2
4
806ksps
2

2
2
56-QFN
CY8C4127FNI-BL483
24MHz
0
2
4
806ksps
2

2
2
68-CSP
CY8C4247LQI-BL473
48MHz
4
2
4
1Msps
2
4
2
56-QFN
CY8C4247LQI-BL453
48MHz
4
2
4
1Msps
2
4
2
56-QFN
CY8C4247LQI-BL463
48MHz
4
2
4
1Msps
2
4
2
56-QFN
CY8C4247FNI-BL483
48MHz
4
2
4
1Msps
2
4
2
68-CSP


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、
128KBフラッシュおよび1.9V~5.5Vの入力電圧範囲を対応
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2
シリアル通信ブロック
3 タイマ、カウンタ、パルス幅変調器ブロック
PSoC 4 BLE新製品のご紹介
4 逐次比較レジスタ
5
電流出力デジタル-アナログ変換器
16
参考資料およびリンク
製品のウェブページ: www.cypress.com/PSoC4BLE
製品データ シート: www.cypress.com/PSoC4BLE
製品ロードマップ: www.cypress.com/PSoCRoadmap
PSoC Creator IDE: www.cypress.com/PSoCCreator
BLE Pioneer Kit: www.cypress.com/CY8CKIT-042-BLE
製品の紹介ビデオ: www.cypress.com/PSoC4BLE
PSoC 4 BLEのワークショップの紹介: www.cypress.com/training/workshops
アプリケーション ノート:
PSoC 4 BLE (AN791267) 入門: www.cypress.com/go/AN91267
PSoC 4 BLEの消費電力測定 (AN92584): www.cypress.com/go/AN92584
PSoC 4 BLE (AN91184) によるBLEアプリケーションの作成: www.cypress.com/go/AN91184
PSoC 4 BLE (AN96112) によるカスタム プロファイルの作成: www.cypress.com/go/AN96112
デザイン ガイド:
CapSenseデザイン ガイド: www.cypress.com/go/AN85951
PSoC 4 BLE Antennaデザイン ガイド: www.cypress.com/go/AN91445
知識ベース: www.cypress.com/PSoC4BLEKBA
BLE準拠および相互運用性の報告: www.cypress.com/BLECompliance
顧客向けのBLEプレゼンテーション: www.cypress.com/blecustomer
Bluetooth SIGウェブサイト: www.bluetooth.org
詳細情報については、www.cypress.com/PSoC4BLEを参照
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PSoC 4 BLE新製品のご紹介
18
PSoC 4 BLEソリューション価値
例: 心拍数モニタ
競合製品
競合製品
BLE: Nordic nRF51822-QFAB-R7
価格: $1.921
$1.92
オペアンプ
$0.24
バラン
$0.33
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
アンプ
バラン: ST Microelectronics BAL-NRF02D3
価格: $0.331
CapSenseコントローラー
アンプ: マイクロチップ社製MCP6N11-001E/SN
価格: $1.022
$1.02
$0.47
$2.06
その他部材費
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
$0.08
BLEプロトコル スタック
コンフィギュレーション
$0.08
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
総追加コスト
$0.16
合計金額
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)
追加コスト: $0.08
$4.14
サイプレス ソリューション: CY8C4247LQI-BL453
合計金額: $3.901
6%のコスト削減: $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
001-93482
Rev **
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PSoC 4 BLE新製品のご紹介
19
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
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
適切なプロファイル ロール1と
GAPロール2、3を選択
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
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
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PSoC 4 BLE新製品のご紹介
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1
20
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
プログラマブル アナログ ブロック
MCUサブシステム
プログラマブルな入出力サブシステム
CTBm
CORTEX™-M0
オペ
アンプ
オペ
アンプ
オペ
アンプ
オペ
アンプ
12ビットSAR
ADC
1Msps
GPIO
ポート
割り込み
コントローラー
クロッキング
システム
パワー
マネージメント
フラッシュ
(256KB)
SRAM
(32KB)
SWD
CapSense
CMP
CMP
8ビット
IDAC
7ビット
IDAC
プログラマブル デジタル ブロック
UDB
UDB
UDB
UDB
TCPWM1
TCPWM
TCPWM
TCPWM
SCB2
SCB
プログラマブルな相互接続および配線
BLEシステム
アドバンスト ハイパフォーマンス バス (AHB)
48MHz
GPIO
ポート
GPIO
ポート
GPIO
ポート
GPIO
ポート
セグメントLCD
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
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PSoC 4 BLE新製品のご紹介
2UART/SPI/I2Cとして設定可能なシリアル通信ブロック
21
PSoC 4 BLEソリューション例 –
心拍数モニタ (HRM)
ブロック図
PSoC 4 BLE値
設計上の問題
PSoC 4 BLEワンチップ 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
バッテリ
電圧
A
m
u
x
フィルタ
オペアンプ
x2
SAR2
ADC
HRM
PSoCソリューション
電極1
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
電極2
アンプ オペ
アンプx2
ボタン
CapSense
2
ワンチップ=MCU+AFE+CapSense+BLEラジオ
PSoC 4 BLE設計リソース
アナログ フロント エンド
逐次比較レジスタ
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1
PSoC Creator
BLE Pioneer Kit (CY8CKIT-042-BLE)
PSoC 4 BLE入門
PSoC Creator内のPSoC 4 BLE
心拍数モニタのプロジェクト例
3
セグメント
LCDドライブ
CORTEX-M0
48MHZ
LCD
32
32
加速度計
設計ソフトウェア:
キット:
アプリケーション ノート:
プロジェクト例:
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
SCB3
32
BLE
システム
RFリンク
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
I2C/SPI/UARTとして設定可能なシリアル通信ブロック
2
PSoC 4 BLE新製品のご紹介
22
ダウンロード

PSoC 4 BLE NPI