整合芯片、軟件及平臺為一體的可穿戴式設計

　　因其有限的功率預算，Shine 在驅(qū)動基于 LED 的用戶界面及與智能手機上的 Shine 應用進行無線通信的同時，必須采用一系列復雜算法通過 3 軸加速度計對數(shù)據(jù)進行處理。因此，Misfit 選擇了 Leopard Gecko MCU 來設計 Shine，該 MCU 是 Silicon Laboratories ARM Cortex-M3 內(nèi)核的超低功耗版本(圖 2)。Gecko 的低功耗傳感器接口(LESENSE)和外設反射系統(tǒng)(PRS)等特性，允許 LESENSE 即使在 MCU 內(nèi)核休眠時仍能收集傳感器數(shù)據(jù)并通過 PRS 允許外設自治通信，從而降低了系統(tǒng)功耗。

　　Intel Quark MCU 專為可穿戴式設備及類似的深度嵌入式應用而打造，對于這些應用，低功耗與小尺寸遠比原始性能重要。最初的 Quark 設備 X1000 集成了 400 MHz 32 位內(nèi)核、512 KB SRAM、DDR3 存儲器控制器和多個連接選項。但 Intel 逐漸意識到可穿戴式應用對安全性日益增長的要求，便在 X1000 中加入了片上引導 ROM，用于為認證提供硬件信任根。

　　通過 Edison 開發(fā)板，Intel 為可穿戴式設計人員提供了非常小(SD 卡大小)的平臺，其中集成了雙核 400 MHz Quark、LPDDR2 和 NAND 閃存存儲器以及 Wi-Fi 和藍牙低功耗(BLE)連接(圖 3 )。

　　參考設計

　　隨著更高效電子元件和封裝形式的涌現(xiàn)，設計人員將迎來一項巨大的任務：將硬件和軟件組件打造成實用的可穿戴式系統(tǒng)設計。為使設計人員與工程師合作應對可穿戴式設備相關的設計難題，制造商提供了參考設計、設計套件和開發(fā)框架。例如，可穿戴式參考平臺(WaRP)便為一個綜合的開源、可擴展可穿戴式設計解決方案(圖 4)。WaRP 結(jié)合了Freescale i.MX 6SoloLite ARM Cortex-A9 應用處理器、Xtrinsic MMA955xL 智能運動感應平臺、FXOS8700CQR1 6 軸數(shù)字傳感器以及Kynetics 軟件和 Rvolution Robotics 硬件。

　　TI 獨家提供了Chronos 個人局域網(wǎng)(PAN)和基于 MSP430 MCU 的傳感器節(jié)點參考設計以及集成的 sub-GHz 無線收發(fā)器。Chronos 平臺采用運動手表外形，可與心率監(jiān)測器、壓力傳感器及其他測量單元進行無線配接。

　　Movea 聯(lián)手 TI 和 Xm-Squared 推出了 G 系列可穿戴式腕帶參考設計，用于監(jiān)視包括活動、姿勢、睡眠以及運動速度和節(jié)奏等各種健康體征。該參考設計結(jié)合了Movea 的 Motionsport 嵌入式庫以及 Xm-Squared 的腕帶設計和 Texas Instruments 的低功耗 CC2541 SoC，該Soc 提供了藍牙低功耗專用 2.4 GHz 無線通信。對于醫(yī)療應用，該參考設計的某項出色特性可支持進行睡眠分析，并提供接近醫(yī)院睡眠研究所用多導睡眠圖的結(jié)果。

　　結(jié)論

　　可穿戴式產(chǎn)品將解決醫(yī)療行業(yè)中重要統(tǒng)計數(shù)據(jù)的質(zhì)量和及時性問題。通過快速訪問長期監(jiān)測結(jié)果，可穿戴式技術可為醫(yī)護人員更快速、更準確地診斷健康問題提供數(shù)據(jù)，并能避免突飛猛漲的慢性疾病和疼痛治療成本。隨著先進傳感器、超低功耗 MCU、靈活電子設備和封裝形式的不斷涌現(xiàn)，可穿戴式產(chǎn)品在曾是昂貴的醫(yī)院設備或家用設備的醫(yī)療、健身和健康壟斷領域中得以推廣應用。對于開發(fā)人員來說，不斷涌現(xiàn)的參考設計和設計套件為涉足可穿戴式產(chǎn)品提供了良好的開端。