M2M通信技术植入智能手机平台，不看肯定后悔

　　无线技术、网络和相关支持电子元器件的进步极大地扩展了端到端通信的覆盖范围，将机器到机器（M2M）通信从未经授权的专有无线平台推进到基于标准的空中接口和应用接口，以及网络架构的系统上。规模经济正促使投资和开发向M2M终端商品化的方向演进。
　　一直以来，M2M通信技术都是在已实现的无线平台基础上独立发展着。现在，用于蜂窝系统和WLAN架构，以及联网无线短程设备（SRD）的M2M解决方案已经面世，实现M2M通信扩展的各种无线技术已被整合到智能手机平台中。
　　智能手机应用通常采用人机接口（MMI）信息传送机制。不过，我们可以将智能手机平台中各子系统的MMI角色，与工业和军事应用中的重要M2M角色进行应用对比。这个平台可为家电控制、计量设备、楼宇控制和自动贩货等商业电子系统之间提供多模式无线通信。这种子系统平台还可以作为基础商品为各种两用感测应用提供M2M通信。此外，智能手机已采用各种MEMS传感器技术来实现增强型MMI功能，这些传感器还可以用来实现直接感测应用。
　　LS Research的M2M核心硬件平台就是这样一种经过改变的智能手机技术。我们的目标是在商品化M2M引擎中引入最新的智能手机技术，最终得到的硬件平台可以实现各种应用的M2M连接。
　　此平台基于高通（Qualcomm）的8系列Snapdragon智能手机芯片组，该芯片组提供应用处理器、手机调制解调器、无线连接（WLAN/蓝牙）、GPS接收器和可配置的M2M接口。M2M的配置灵活性由FPGA提供，它可以在应用程序与应用程序接口（比如UART、安全数字I/O接口和通用I/O接口）之间提供一种转换和控制机器数据源、数据接收器、板上和外置传感器输入以及执行机构输出的方法。
　　该系统架构（见图1）基于高通MSM8x60处理器及配套IC，这些器件共同实现各种形式的无线连接。与封装好的智能手机平台不同，这种未封装的M2M模块不包含液晶显示屏、触摸屏/键盘、摄像头和直接音频接口等通常所需的MMI。那些接口被分拆到0.5mm高的顶盖中，以便用户使用外部设备。RF接口采用微型U.FL同轴连接器的连接形式，为天线选型和应用提供灵活性。
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　　图1、基于高通MSM8x60处理器及配套IC的智能手机平台架构。
　　架构详情
　　该架构由一些符合我们灵活性要求的特定功能块组成。应用处理器是高通的1.5GHz异步SMP双核Scorpion处理器，此处理器基于ARM v.7 Cortex指令集，支持Android等操作系统。一个内核用于处理应用程序，另一个内核用于实现无线连接功能。通过333MHz ISM或266MHz LPDDR2接口，内存系统可支持高达2Gb的容量。
　　应用处理器通过高通的Adreno 220 2D图形引擎得到增强，可支持1600万像素的外部摄像头接口和一个24位外部WSXGA LCD。高级图形功能包括3D支持、1080p高清视频和HDMI双屏输出。
　　硬件平台支持CDMA、UMTS和GSM标准所对应的公共蜂窝电话频段。此覆盖范围是通过整合蜂窝调制解调器和空中接口支持处理器，以及配套的无线电前端电路实现的。通过HSPA+调制解调器可实现高达14 Mbps的数据服务速率。
　　支持IEEE 802.11b/g/n的无线LAN通过处理器与WCN1214 WLAN无线电配合工作来实现。WCN2243蓝牙无线电IC用于支持蓝牙功能（BT3.x +HS、蓝牙4.0/LE）。该处理器包含一颗GPS接收器/引擎可实现gpsOne（高通的A-GPS版本），此引擎可作为单独的GPS接收器使用，或者在A-GPS模式下工作。
　　MMI连接器用于触摸屏和键盘等输入设备。标准音频输出被分接出来，以支持麦克风、话筒和直线音频I/O。音频接口支持噪声/回声消除等音频功能，以及杜比5.1环绕声等多媒体功能。
　　智能手机平台包含板上传感器，以帮助实现MMI功能以及与智能手机相关的其它应用。这种传感器类型包括用于显示方向/游戏的加速度计和陀螺仪、用于导航的磁罗盘和基于气压传感器的高度表，以及用于自动屏幕亮度调节和智能电源管理的环境光接近传感器。
　　诸如Microsemi/Actel IGLOO AGL125-AGL400系列这样的低功耗FPGA可管理与应用处理器相连接的标准有线接口。这种FPGA可以灵活地实现数据源/接收器和传感器的连接，并提供增强型电源管理控制能力。
　　Snapdragon处理器在支持其功能集方面已针对电源管理进行了高度优化。不过，FPGA可以通过自动定期运行计时器，或者使用实时时钟（RTC）和当日时间调度技术，在低占空比操作时实现芯片组的外部电源管理。通过采用GPS引擎提供的秒脉冲（1PPS）计时基准和NMEA 0183消息传递机制，可以进一步支持RTC功能。
　　此外，FPGA接口还支持独立的非易失性内存，以便在系统处于未激活状态时，累加并存储传感器/机器数据。这样可以在保持传感器/机器连接的同时实现最低功耗操作，而无需激活智能手机处理器。