整合芯片、軟件及平臺為一體的可穿戴式設(shè)計(jì)

　　因其有限的功率預(yù)算，Shine 在驅(qū)動(dòng)基于 LED 的用戶界面及與智能手機(jī)上的 Shine 應(yīng)用進(jìn)行無線通信的同時(shí)，必須采用一系列復(fù)雜算法通過 3 軸加速度計(jì)對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。因此，Misfit 選擇了 Leopard Gecko MCU 來設(shè)計(jì) 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(shè)反射系統(tǒng)(PRS)等特性，允許 LESENSE 即使在 MCU 內(nèi)核休眠時(shí)仍能收集傳感器數(shù)據(jù)并通過 PRS 允許外設(shè)自治通信，從而降低了系統(tǒng)功耗。

　　Intel Quark MCU 專為可穿戴式設(shè)備及類似的深度嵌入式應(yīng)用而打造，對于這些應(yīng)用，低功耗與小尺寸遠(yuǎn)比原始性能重要。最初的 Quark 設(shè)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(gè)連接選項(xiàng)。但 Intel 逐漸意識到可穿戴式應(yīng)用對安全性日益增長的要求，便在 X1000 中加入了片上引導(dǎo) ROM，用于為認(rèn)證提供硬件信任根。

　　通過 Edison 開發(fā)板，Intel 為可穿戴式設(shè)計(jì)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(lán)牙低功耗(BLE)連接(圖 3 )。

　　參考設(shè)計(jì)

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

　　TI 獨(dú)家提供了Chronos 個(gè)人局域網(wǎng)(PAN)和基于 MSP430 MCU 的傳感器節(jié)點(diǎn)參考設(shè)計(jì)以及集成的 sub-GHz 無線收發(fā)器。Chronos 平臺采用運(yùn)動(dòng)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(jìn)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(shè)計(jì)，用于監(jiān)視包括活動(dòng)、姿勢、睡眠以及運(yùn)動(dòng)速度和節(jié)奏等各種健康體征。該參考設(shè)計(jì)結(jié)合了Movea 的 Motionsport 嵌入式庫以及 Xm-Squared 的腕帶設(shè)計(jì)和 Texas Instruments 的低功耗 CC2541 SoC，該Soc 提供了藍(lán)牙低功耗專用 2.4 GHz 無線通信。對于醫(yī)療應(yīng)用，該參考設(shè)計(jì)的某項(xiàng)出色特性可支持進(jìn)行睡眠分析，并提供接近醫(yī)院睡眠研究所用多導(dǎo)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(jì)數(shù)據(jù)的質(zhì)量和及時(shí)性問題。通過快速訪問長期監(jiān)測結(jié)果，可穿戴式技術(shù)可為醫(yī)護(hù)人員更快速、更準(zhǔn)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(jìn)傳感器、超低功耗 MCU、靈活電子設(shè)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(shè)備或家用設(shè)備的醫(yī)療、健身和健康壟斷領(lǐng)域中得以推廣應(yīng)用。對于開發(fā)人員來說，不斷涌現(xiàn)的參考設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)套件為涉足可穿戴式產(chǎn)品提供了良好的開端。