本帖最后由 亚历山大H 于 2013-6-28 07:56 编辑
运动手表是一类特别设计于户外运动监测用途的多功能手表，是广大户外运动爱好者的常用装备。运动手表除了具有时间显示、秒表和闹钟等手表的基本功能外，更重要的是能提供诸如测量大气压、海拔、温度、数字罗盘、运动速度、运行轨迹、心率、局部天气预测、环境异常报警等功能，通过转换计算，还可以测量步速、步长、能量消耗（卡路里），与地图结合后可规划行走路线、设定路标等功能。运动手表的接口除了普通手表的常用按键外，还通常提供GPS、蓝牙、USB等接口，以于PC或智能手机通信。当然，在机械方面，运动手表还必须达到一定程度的防潮、防水、防磁、防震要求，并适应较宽的温度范围。
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要设计一款优秀的运动手表，其测量控制单元必须着重考虑以下方面：
1） 超低功耗。由于尺寸有限，运动手表通常用只能用纽扣电池供电。另一方面，运动手表必须检测多种环境参数，并对各类参数进行复杂的运算，同时还提供多种接口。在计算量比较大的情况下如何降低功耗是运动手表设计方案的重要考虑因素。
2） 高度整合。同样限制于物理尺寸，运动手表的设计不能依靠多颗芯片来实现其多种的测量计算需求。另外，多路环境检测功能又要求芯片具有强大的计算控制能力。能否在单颗芯片上尽可能集成运动手表的多种功能是运动手表的设计要素。
3） 接口丰富。运动手表的控制芯片需要集成多路的检测信号，控制芯片必须能提供多路的串行接口，蜂鸣器、存储器件、电池管理单元等接口，以及提供包括USB、蓝牙和GPS等通信接口，并且必须提供LCD显示驱动模块。
ATMEL的SAM4L系列芯片非常适合用于运动手表的方案设计。它在上述的三方面都能很好地满足运动手表的设计需求。
ATMEL的SAM4L系列芯片是当前行业内功耗最低的基于ARM Cortex-M4 32位Flash MCU。它提供了丰富的外设资源：全速的USB收发器、USART、高达3.4Mbps的I2C、SPI、高精度的ADC和DAC、电容触摸控制单元、LCD驱动器。SAM4L的大容量片内Flash、SRAM保证了单芯片方案，其Cortex-M4的高效运算内核以及DMA单元保证足够的运算能力和数据吞吐量。SAM4L超低的运行功耗和休眠功耗，再加上其多种的休眠模式，能极大降低系统整体功耗。
下图为SAM4L的内部资源结构图：
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为什么说ATMEL SAM4L芯片非常适合运动手表的应用？
一， SAM4L的超低功耗特性。
1） SAM4L的最低工作电压为1.68V。对于纽扣电池供电的运动手表，无疑能增加电池的寿命。
2） 在保留RTC运转的Backup休眠模式下，SAM4L的工作电流低于0.9uA。
3） 在Active工作模式下，全部外设开启后芯片总功耗低于90uA/MHz。
4） Atmel行业领先的Atmel PicoPower低功耗技术以及Atmel SleepWalking梦游技术能极大降低功耗。
5） SAM4L的DMA技术以及Atmel EventSystem事件系统技术，能提高运行效率和通信效率，从而降低功耗。
6） 1.5uS的唤醒时间能进一步降低功耗。
下图为SAM4L跟普通MCU功耗对比的示意图。深蓝色为SAM4L的功耗，浅蓝色为普通MCU的功耗。此图展示了上述ATMEL低功耗技术是如何降低系统功耗的。
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二， SAM4L的单芯片内高度整合外设。
1）4*40的段式LCD驱动器，带ASCII码表
2）硬件电容触摸控制单元
3）高达15通道的12位350kbps ADC，支持DMA和事件系统的500kbps 10位DAC
5）高达3.4Mbps的4路I2C，4路USART，1路SPI
6）符合USB 2.0标准的全速USB
7）4.5mm*4.5mm的小尺寸封装
此外，ATMEL已经提供了SAM4L-EK开发板，各种SAM4L XPLAINED开发套件，以及Debugger和Programmer。软件方面，除了提供免费的Atmel Studio6开发环境和GCC编译器，Atmel还提供Atmel Software Framework软件包，免费提供了各种协议栈、外设驱动程序和示范例程。这些工具都极大方便了用户快速熟悉和开发SAM4L的应用。
最后，基于上述描述，基于ATMEL SAM4L芯片的运动手表系统框图可归纳为：
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