穿出個未來

本刊編輯 高珍

美國消費電子展CES 2014上的可穿戴設(shè)備著實火熱，其后召開的世界移動通信大會MWC 2014則讓我們感受到其熱度不減。隨著嵌入式技術(shù)更廣泛地應用于體積更小巧、功能更復雜、性能更強大的設(shè)備中，物聯(lián)網(wǎng)逐漸從一個遙遠的概念變?yōu)槿藗兩钪杏|手可及的存在。可穿戴設(shè)備成為這個巨型網(wǎng)絡(luò)的中心設(shè)備之一，為我們提供更多的服務(wù)。

潮流產(chǎn)品

索尼公司名為的Core的健身追蹤設(shè)備體積非常小，索尼打算把Core放到一系列的產(chǎn)品當中。Core所追蹤到的所有活動都會被同步到一款名叫LifeLog的安卓應用中，包含了傳統(tǒng)的健身追蹤功能，但更像是一部生活日記，可以追蹤你拍攝的圖片、一些特殊的時刻，以及其他的日常活動。索尼正在和其他硬件廠商合作，把Core的技術(shù)嵌入到其他產(chǎn)品當中。

如果PC真的消亡了，那么英特爾就讓桌椅板凳甚至喝水的杯子都變成PC。去年10月Intel推出了更適于物聯(lián)網(wǎng)的芯片模組Quark SoC X1000。在此基礎(chǔ)上，Intel利用該芯片推出了“一臺”像SD卡那么大的Edison微型電腦。這塊Edison芯片其實是一臺微型超級電腦，將它插入設(shè)備中能夠讓設(shè)備因為Edison而變得智能。同時，基于Edison可以開發(fā)各種應用，普通的水杯因為內(nèi)置了Edison則升級為智能水杯，你可以下載各種應用升級水杯，例如測試溫度、感應環(huán)境變化等。

Edison有多強大？Intel CEO Brian Krzanich稱其性能達到了奔騰電腦級別。Edison由一枚雙核Quark SoC的芯片驅(qū)動，運行Linux系統(tǒng)，支持 Wi－Fi和藍牙連接。此外，Intel還為它專門準備了一個應用商店，將來還會增加特別版本的Wolfram的支持。

試想這樣的應用場景：嬰兒穿著一件Mimo連體衣，該連體衣上配有傳感器，可持續(xù)追蹤嬰兒體溫、呼吸、睡眠等信息，這些信息會被無線傳輸?shù)紼dison。Edison與父母手上的咖啡杯結(jié)合在一起。如果嬰兒狀態(tài)良好、一切無恙，Edison閃爍的就是綠色的笑臉，若是嬰兒有哪兒不適的話，Edison閃爍的就是紅臉了。

Mimo嬰兒智能連身衣還可以將寶寶的各種生理狀況通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)礁改傅闹悄苁謾C上，衣服上的小烏龜裝置就是能傳輸數(shù)據(jù)的感應器，與衣物連接，可以拆卸。

如今，越來越多的新奇物件進入我們的視線，像發(fā)亮的裙子、鍵盤褲子、傳感器智能服等。這些設(shè)備集成了傳感器乃至顯示屏，可以通過Wi－Fi或藍牙與其他設(shè)備和手機連接，接收來自其他智能設(shè)備的信息。科幻小說《三體》中未來地球人類的生活場景也許很快會就會在我們身邊實現(xiàn)。

例如巧克力制造商吉百利正在開發(fā)一種名為“吉百利歡樂外套（Cadbury Joy Jackets）”智能服裝。“歡樂外套”以Raspberry Pi小電腦為核心傳感器，當傳感器探測到巧克力氣味，外套上會有紫色的燈亮起，衣角會上翻，露出閃爍的小燈，還伴有音樂、彩色紙屑等。

吉百利此舉可能會帶來一種潮流，人們不再需要去Facebook、Twitter發(fā)布消息告訴別人自己的狀態(tài)，可穿戴設(shè)備會替用戶向所有人宣布諸如“我的血壓有點高”、“我今天心情沮喪”，甚至是“我將為人父母”之類的消息。

實現(xiàn)方案

可穿戴設(shè)備的功能主要是信息采集、顯示和操作，另外多具備電話功能。目前，其實現(xiàn)方案有以下幾種：

1.MCU＋Sensor＋BT方案，主要用于信息數(shù)據(jù)的采集、提醒，例如Jawbone Up、Fitbit Flex、咕咚智能手環(huán)等；

2.AP＋Sensor＋BT／WiFi＋Screen，具備信息采集、顯示、操作功能，需要配合手機使用，最典型的產(chǎn)品如Pebble智能手表；

3.AP＋Sensor＋BT／WiFi＋Screen＋GSM，在方案2的基礎(chǔ)上添加了接聽電話的功能，是一個獨立的智能終端設(shè)備，如已經(jīng)上市的映趣inWatch手表等。

運動健身、休閑娛樂是當前可穿戴設(shè)備的主要應用領(lǐng)域，其次是智能開關(guān)、醫(yī)療健康、遠程控制等，再加上技術(shù)水平制約，MCU＋Sensor＋BT方案率先被用戶接受。采用AP的兩類方案依賴工藝、電池技術(shù)、操作系統(tǒng)的優(yōu)化，以及CPU和光電器件等的發(fā)展，需要解決性能與低功耗的問題，并實現(xiàn)與智能手機相比差異化的設(shè)計。

廠商發(fā)力

近年來，半導體廠商紛紛將目光投向可穿戴設(shè)備。

意法半導體的STM32L低功耗微控制器，讓不顯眼的小巧設(shè)備具有強大且靈活的功能。

ADI擁有領(lǐng)先的MEMS技術(shù)、模擬混合信號處理芯片，繼續(xù)加大系統(tǒng)方案開發(fā)的投入力度，包括硬件平臺及相應軟件算法的開發(fā)，推出了一系列適合穿戴式醫(yī)療需求的半導體產(chǎn)品。

飛思卡爾微控制器提供高處理能力和低功耗的理想組合，提供有線和無線接口，包括USB、IEEE802.15.4和ZigBee技術(shù)的解決方案。此外，飛思卡爾提供各種傳感器產(chǎn)品，包括壓力和慣性傳感器，可以用于獲取物理參數(shù)。

美信（Maxim）試制出了嵌入多種傳感器、能夠測量生命體征數(shù)據(jù)的生命體征測量T恤，稱之為“Fit衫”。Fit衫利用內(nèi)嵌的傳感器來測量心電圖、體溫及用戶活動量等。T恤中采用美信的多種IC。

為了開發(fā)創(chuàng)新的健身監(jiān)控裝置，TI提出了一系列以創(chuàng)新方式提高整合度、降低功耗，并擁有智能連接的組件。同時，TI提出了全面性系統(tǒng)架構(gòu)圖、選擇表和關(guān)鍵的設(shè)計工具，協(xié)助制造商加快創(chuàng)新。TI的HealthTech產(chǎn)品組合整合了大量TI的豐富資源。

Valencell開發(fā)出一種生理監(jiān)測模塊并提供授權(quán)，包含一個傳感器模塊、一個數(shù)字信號處理（DSP）芯片、生物辨識固件與應用程序編程接口，讓OEM代工業(yè)者能將之整合至耳塞式耳機、臂帶或腕帶等可穿戴式運動與健身產(chǎn)品。該生物傳感器包含一個光學機械傳感器模塊，其中運用了DSP技術(shù)，能感測并計算用戶的心律、行走速度以及距離，以及燃燒的卡路里數(shù)與血氧信息，用戶通過智能型手機就能查詢。

技術(shù)瓶頸

目前，硬件技術(shù)和制造工藝是制約可穿戴設(shè)備發(fā)展的關(guān)鍵因素，主要體現(xiàn)在：

1.低功耗技術(shù)。過去10年中，CPU的功耗降低為不到最初的十分之一，但電池的微型化與高容量技術(shù)仍然欠缺。另外，到目前為止還沒有專門針對手表等穿戴式電子產(chǎn)品的操作系統(tǒng)，智能操作系統(tǒng)及其應用耗電量較大，硬件與軟件的協(xié)調(diào)工作功耗還要改進。

2.小型化設(shè)計。如何將眾多的功能放入極小的空間內(nèi)，并保證性能穩(wěn)定可靠？以智能眼鏡為例，在硬件設(shè)計部分，必須考慮無線通信模塊、應用處理器（AP）、存儲模塊、攝影鏡頭、微投影顯示器、感應器、麥克風等主要元件特性及整合方式，另外還需評估在系統(tǒng)板上整合元件以后的兼容性及整體效能。

3.可靠性與外觀工藝。這一點無需多說，用戶對可靠性和外觀的需求只會越來越高。

4.Sensor采集精準度。要將有效數(shù)據(jù)提煉后轉(zhuǎn)變成可用的用戶服務(wù)，要求Sensor采集的數(shù)據(jù)十分準確，特別是移動醫(yī)療和健康類產(chǎn)品。

關(guān)于未來

其實統(tǒng)觀現(xiàn)今如火如荼的可穿戴設(shè)備，大多并非最近的新玩意，只不過它們過去處于非聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)，而且過去的十年里，消費電子行業(yè)的注意力都在手機上。如今，互聯(lián)網(wǎng)的創(chuàng)新日益艱難，數(shù)據(jù)的聚集亦呈現(xiàn)全球寡頭化態(tài)勢，因此，發(fā)掘互聯(lián)網(wǎng)終端新源頭，并將那些以往并不連接網(wǎng)絡(luò)的傳統(tǒng)設(shè)備在線化、智能化，就成為最簡單而直接的創(chuàng)新和盈利方式。

細分的消費需求催生多樣化的可穿戴設(shè)備，后者作為結(jié)點融入日漸具象的物聯(lián)網(wǎng)中。嵌入式技術(shù)不僅是可穿戴設(shè)備的必要組成，也是物聯(lián)網(wǎng)的核心基礎(chǔ)，在未來的科技發(fā)展舞臺上將扮演越來越重要的角色。