LESENSE介面降低耗能 IoT无线装置供电效率提升

物联网(IoT)逐渐将真实世界的“类比”事件转变成网路型态的动作与反应。连线的物联网节点可监控类比事件，并在发生需要通报的事件时，即时透过网际网路将其平移至云端，让应用程式得以着手处理。

其中一种重要的物联网应用程式，即为用电池供电的传感器。这些传感器安装于不使用电源线供电的区域，在监控事件的同时也以无线方式与物联网通讯。在多数情况下，这类无线传感器产品通常仰赖电池供电，且须随时保持开启状态，并支援无线网路通讯协定、MCU，以及至少一个类比传感器。

目前面临的挑战，是必须透过单一电池或电源，让产品感测环境的时间延至最长。这类应用程式中的许多典型MCU通常会唤醒MCU核心及各种周边设备，以进行感应测量(图1)。当有必须通报的事件时，MCU会随即回报，然后恢复工作周期程序。而这会消耗大量电力，降低电池寿命，因为“整个MCU”(包括周边设备)都必须运作，且会使用不必要的核心处理效能。

低耗能传感器介面添效率

这项理想的解决方案势必得锁定上述各种问题加以解决，亦即在使用单一电池电源的情况下尽可能延长时间，使产品能充分感测所处环境。因此，以电池供电的物联网传感器装置将能提供：

1.自主节能系统，以便落实传感器管理与测量。

2.可个别设定的传感器输入/输出、临界值与各传感器组态。

3.可设定的低功耗逻辑引擎，仅在必要时机唤醒MCU。

4.低功耗存储器，可缓冲多个测量作业，延长唤醒CPU的间隔时间。

5.低功耗无线效能。

由于电池供电无线传感器应用的重要性，Silicon Labs积极研发节能的无线MCU传感器技术。Gecko MCU便是以节能为目标，提供多种重要系统，可更有效率地长时间运作。

Gecko与Wireless Gecko(合称为“Gecko MCU”)使用低功耗传感器介面(LESENSE)、周边反射系统(PRS)以及其他节能技术，可让装置在低功耗的状态下运作，同时让核心与多数MCU进入“深度睡眠”模式。

本文提供LESENSE的介绍。周边反射系统(PRS)可让多个不同周边设备轮替运作，无需核心干预。以上各个必要条件结合其他优势，便能有效发挥节能效益(表1)。

LESENSE为应用弹性高的传感器介面与系统，可自主持续管理及监测最多16部电阻式、电容式或电感式传感器，同时让整体晶片维持“深度睡眠”模式，并让核心(CPU)维持关闭状态。

LESENSE包括定序器、统计与比较区块、可设定的解码器及RAM区块，可用于设定组态及储存测量结果。

．定序器

可运作低频震荡器，透过PRS处理与其他周边设备的互动，并安排传感器的工作周期与测量。

．统计与比较区块

可统计定序器的脉冲，并将此资讯与可设定的临界值相互比较，以完成高阶测量。

．解码器/状态机

可接收传感器测量结果，并根据多达16个可设定的状态及相关动作采取行动。

系统完整降低CPU/MCU唤醒时间

在外部事件超过传感器临界值时唤醒CPU并非创新概念。本质上，这会将图1的固定MCU工作周期调动为单一事件；当类比事件超过指定临界值时，系统便会唤醒MCU并执行各种动作。然而，LESENSE的独特之处在于拥有完整的传感器系统，在排除CPU介入及尽量减少MCU运作的情况下，管理并监控传感器与相关周边设备。