最近几年，消费电子产品中大量采用了各种传感器，供应商们也竞相推出激动人心的功能，提供了更好的用户体验。现在，一部智能手机中采用了一大堆传感器是很常见的情况，随着智能手机出货量的快速提升，传感器市场也正经历着前所未有的增长。物联网、可穿戴计算、下一代手持式保健设备和无线传感器网络将依托各类传感器得以实现，同时上述应用的兴起也将进一步推动传感器市场的发展。预计2016年仅传感器市场的需求量将达到160亿个（来源：Yole）。上述应用使用的传感器差别很大，但相同的一点始终贯穿着整个市场，那就是以“永远在线”模式使用传感器的需求，要满足上述需求就必须采用超低功耗的元件。

高端智能手机通常拥有许多个传感器，如气压计、温度计、陀螺仪、多个摄像头、触摸传感器、加速计、磁力计、GPS等等。未来的智能手机将采用数量更多，同时附加值更高的传感器，例如使用智能手机监测人的生命体征。随着单个设备中采用的传感器越来越多，高端智能手机和其他产品的设计中采用专用的硬件来管理传感器以构建一个独立的传感器子系统是大势所趋。每个传感器单独工作，提供人们想要的数据。然而在一些应用中，需要整合多个传感器提供的数据来创建更具吸引力的应用。举个例子，整合来自于陀螺仪、加速计和磁力计的数据，构建惯性导航系统。专用的传感器管理芯片（通常是一块MCU）除了要管理所有传感器之外，还要处理传感器相关的任务，如数据整合。但是基于MCU的传感器管理器在“永远在线”模式下功耗过高，以至于限制了传感器的使用。

“永远在线”的手势识别功能

虽然已经有好几代的智能手机都拥有很多个传感器，但由于功耗的限制，都无法充分使用这些传感器的功能。举个例子，如果加速计、磁力计、气压计和陀螺仪以“永远在线”的方式辅助GPS传感器，开发者就能创建无需用户手动激活的航位推算应用。这对于创建室内导航应用也有帮助。尽管智能手机中早已拥有实现上述功能的元件，但是传感器以“永远在线”模式工作并计算数据构建的惯性导航系统功耗极高。这样的解决方案将在几小时内耗尽智能手机的电池。

尽管现今移动手机有着功耗方面的限制，使用超低功耗FPGA仍可实现许多“永远在线”功能。

图1说明了如何使用超低功耗FPGA作为主处理器（应用处理器或传感器管理MCU）的辅助芯片来实现“永远在线”的手势识别功能。I2C主控器件可用来管理不同的传感器来确保各传感器获取正确的数据。该“永远在线”的传感器管理器可用来持续监测加速计来侦测特定的手势。一旦侦测到一个预定义的手势，该“永远在线”传感器管理器可向主处理器发送中断来进行操作或者激活其他传感器。本设计方案可使主处理器在侦测到有效的手势前保持待机状态，以此降低整个系统的功耗。

图1 采用FPGA实现手势识别功能