關(guān)注量不夠的Moto 360被我拆解了：Moto 360的形狀迫使設(shè)計作出折衷

關(guān)鍵詞： Moto 360 , 智能手表 , 拆解

在最近聲勢浩大的有關(guān)蘋果手表產(chǎn)品線的宣傳聲中，人們很容易忘記蘋果公司加入智能手表行列的時間是相當晚的了。另一款最著名的智能手表是Kickstarter的寶貝Pebble，目前正在籌劃交付第二代傳統(tǒng)和鋼制的產(chǎn)品。運行各家公司特定操作系統(tǒng)的其它產(chǎn)品還有LG Watch Urbane的LTE版本、三星基于Tizen的Galaxy gear產(chǎn)品線和索尼SmartWatch系列的早期迭代版本。
然后就是Android Wear——谷歌安卓操作系統(tǒng)的可穿戴優(yōu)化版，可見于多家制造商的產(chǎn)品，包括LG公司G Watch系列和LG Watch Urbance的非LTE版本、三星Galaxy Gear Live和索尼最新一代SmartWatch。正如你看到的那樣，許多公司都在考慮給自己留后路。Android Wear供應(yīng)商生態(tài)系統(tǒng)還包括其它許多大家熟悉的公司名字，其中就有以前是谷歌的一個事業(yè)部、現(xiàn)在被聯(lián)想收購的摩托羅拉。

雖然摩托羅拉在谷歌于2014年3月發(fā)布Android Wear時就宣稱是發(fā)起人合作伙伴，但Moto 360智能手表直到那年的9月份才開始交貨(LG的第一代G Watch和三星的Gear Live早在6月份就投產(chǎn)了，與谷歌的I/O開發(fā)者大會基本同步)。Moto 360，正如其名字的含義一樣，由于其圓形表盤而在基于Android Wear的智能手表中獨樹一幟(至少我在寫這些文字時是這樣——謠傳其它公司的產(chǎn)品不久也會采用這種形狀)。這種特殊的外形決定從審美角度看是相當可取的，至少對我來說是這樣，但也造成了某些設(shè)計方面的折衷。

我做這次特殊拆解的動機除了展示這些折衷外，更重要的是想強調(diào)Moto 360圓滑外殼里的內(nèi)容。鑒于這款產(chǎn)品從去年早秋就開始上市了，我懷疑已經(jīng)有其他人做過拆解，谷歌也提示我事實正是如此——特別是我在iFixit公司的長期好友。我詳細閱讀了他們在拆解報告中提到的具體過程和其它細節(jié)，并與iFixit公司的首席執(zhí)行官Kyle Wiens進行了交流，這些對我隨后開展的拆解工作大有裨益。

首先我很快認識到，沒有必要的專用工具，幾乎百分百可以肯定嘗試拆卸會破壞我的智能手表。即使手頭有合適的工具，iFixit的那位好友也把他們樣品的后殼折斷成了兩塊。也就是說，我真心害怕我笨拙的動作會損傷到硬件，甚至于妨礙或完全終止隨后的拆解分析。當然，Moto 360的功能性喪失將阻止進行中的動手實踐報道。

Wien取而代之與我分享了他公司從事Moto 360項目時保存下來的所有照片，這也反映了iFixit與《電子技術(shù)設(shè)計》美國版雜志(特別是我)之間過去多次良好的合作關(guān)系。我非常感激并且熱情地接受了下來。雖然從去年9月份開始Moto 360的硬件沒有過改變，但固件迄今已經(jīng)有了一次升級。明顯延長的電池壽命是這次升級的顯著成果，同時還有其它增強。據(jù)報道，(我在寫這篇文章時)即將到來的追加更新將作出額外的改進：

·即使手表與配對的平板電腦或智能手機不在藍牙連接范圍內(nèi)，只要它們都連接到了“云端”，它們就能保持連接狀態(tài)。在智能手表情況下，這個云端連接是通過激活(對電池壽命的影響還未知)Moto 360的Wi-Fi子系統(tǒng)完成的；手表和配對的移動設(shè)備甚至不需要在同一個局域網(wǎng)子網(wǎng)內(nèi)。

·觸摸屏用戶界面的改進，與其它改進一起，可以加快對安裝在手表中的應(yīng)用的訪問速度。

·通過手腕旋轉(zhuǎn)等動作，結(jié)合Moto 360的內(nèi)置陀螺儀和加速度計，可以更穩(wěn)健地控制(超越目前時好時壞的LCD背光激活)手表的用戶界面(包括滾動查看通知)。

傳言還說， Moto 360和其它Android Wear智能手表遲早將不僅兼容安卓智能手機，還將兼容蘋果iOS移動設(shè)備。時間會告訴我們，這種特殊的潛在增強最終是否會發(fā)生。不管怎樣，摩托羅拉和谷歌的軟件不斷增強，其中還包括安卓應(yīng)用(及其定期更新)，這對保持老舊硬件的新鮮感很有效果。關(guān)于硬件，下面就讓我們來看一看，好嗎？

在揭開Moto 360的塑料后蓋后，我們就能更好地觀察到內(nèi)置的心率傳感器。下面是對其工作原理的描述，具有諷刺意味的是，這段文字來自蘋果手表的支持文檔，由John Gruber的Daring Fireball網(wǎng)站特別提供(Gizmodo有一張非常精彩的工作特性照片)：

蘋果手表中的心率傳感器使用了被稱為光學體積描記術(shù)的技術(shù)。這種技術(shù)基于的是一個很簡單的事實：血之所以是紅色的，是因為它反射紅光，吸收綠光。蘋果手表使用搭配光敏光電二極管的綠色LED光源，檢測任何給定時刻流經(jīng)手腕的血量。當你的心臟跳動時，手腕中的血流量——以及綠光吸收量——較大；在兩次心跳之間時則其較小。通過每秒數(shù)百次地閃爍其LED光源，蘋果手表可以計算出每分鐘心跳的次數(shù)，即你的心率。

光學體積描記術(shù)傳感器不光可以用于脈搏率的監(jiān)視；理論上還能用作脈搏血氧計來評估血氧飽和度。然而，就我所知，這些增強的SpO2功能還沒有啟用，不管是對于Moto 360還是對于其它Android Wear手表，或就此而言——蘋果手表。順便說一下，這兩張照片的上部所顯示的FCC標簽(ID IHDT6QC1)的下方是一個5端子 彈簧接觸點連接器，其功能不確定，可能是生產(chǎn)線編程和測試用途？或者是用于尚未發(fā)布的“智能”腕帶的擴展總線，類似于為Pebble Time產(chǎn)品線規(guī)劃的東西？現(xiàn)在想起來，蘋果手表好像也有類似的裝飾。

這張圖是成功將內(nèi)部多層“三明治”(底部)從包含顯示屏的前外殼組裝件(頂部)分開后看到的情景。注意連接它們的帶狀電纜，還有圍繞組裝件的暗黃綠色防水增強用環(huán)形橡膠圈。Moto 360的額定防護等級為IP67，即可以完全阻止灰塵的侵入，并且可以在最高1米深的水中放置30分鐘而不會浸水。

接著將系統(tǒng)板加電池的三明治結(jié)構(gòu)(右圖)與后外殼(左圖)分開來。有點令人驚訝的是(至少對我來說)，特別是考慮到人們普遍關(guān)心的與制造商或型號無關(guān)的智能手表電池壽命，摩托羅拉采用了傳統(tǒng)四邊形的鋰離子聚合物電池(3.8V，最小300mAh/典型320mAh，約1.1Wh)，而不是能夠更加完整地填滿后外殼空間的并且容量更大(或者是相同容量下更薄)的圓形電池。需要承認的是，采用傳統(tǒng)外形的路線可以節(jié)省摩托羅拉的物料清單成本(我們很快還會遇到這種方案)，而且公司似乎找到了利用后外殼空間的其它方法。雖然如此，我還是有些驚訝。

下面讓我們來更仔細地觀察后外殼。我們已經(jīng)知道，它含有光學體積描記術(shù)傳感器。但你也可能已經(jīng)明白，Moto 360是一種只能無線充電的設(shè)備，確切地說通過的是Qi感應(yīng)式電力傳輸標準。撕掉屏蔽電路板以阻止任何錯誤能量的標簽紙，就能清晰看到下方的無線接收線圈了。

這是與之配套的發(fā)射線圈，位于充電塢內(nèi)。Moto 360可以非常貼合地放在它里面，它配備了micro-USB接口。摩托羅拉提供了電源適配器給它供電，但你也可以使用micro-USB轉(zhuǎn)USB線結(jié)合USB輸出的電源適配器、多端口充電器或者大功率的計算機USB端口來給它供電。

在將電池與系統(tǒng)板分離后，接下來就是更詳細觀察系統(tǒng)板的時刻了。右上角是TI公司的TMS320C5545定點DSP，我推測它用來完成智能手表的“Ok Google”語音識別功能。DSP左邊是標簽為“WL18G/31/46C1VRI $N”的神秘IC，從標簽可知它是TI出品的無線收發(fā)器模塊，支持Wi-Fi、藍牙和低功耗藍牙協(xié)議。

現(xiàn)在讓我們看一下TMS320C5545與WL18G組合下方的兩個大IC，它們一直從電路板中心延伸到下方。上面一塊標簽為2SB28D9QRM的IC是美光科技公司的MT46H128M32L2KQ-5 IT 4Gb移動LPDDR SDRAM。下方是東芝公司的帶e-MMC接口的THGBMAG5A1JBAIT 32Gbit NAND閃存，用于實現(xiàn)智能手表的4GB常駐操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)存儲。

接下來讓我們細看一下沿著PC右邊放置的IC。在美光SDRAM旁邊的是Solomon Systech SSD2848K1(PDF)顯示控制器，實現(xiàn)驅(qū)動LCD的MIPI接口協(xié)議。它的下方是Atmel的MXT112S電容觸摸屏控制器，用來支持LCD的觸摸接口功能。再下方(直接緊靠東芝閃存芯片)是TI的AFE4490，用作與前述脈搏血氧儀傳感器配套的模擬前端。

最后，讓我們看看PCB左側(cè)的IC。在美光SDRAM的上角是TI的1211A1 USB2.0 PHY收發(fā)器。應(yīng)該承認，它的存在令我相當困惑，因為Moto 360不提供對外的USB連接，但也許是這塊智能手表內(nèi)部的一個或多個子系統(tǒng)需要USB接口。在該IC下方并且緊鄰MT46H128M32L2KQ-5 IT的是TI的TPS659120電源管理單元。東芝閃存旁邊還有一個TI的BQ51051B，它與Qi無線充電接收器相連，用于電池充電管理。如果你用心統(tǒng)計的話，你肯定已經(jīng)注意到TI在Moto 360設(shè)計中贏得了多大的份額！

在PCB的最左邊又是另外兩個IC，它們的功能需要更多說明一下。頂部有光澤的IC是歐勝微電子公司(現(xiàn)在的Cirrus Logic公司)的WM7132 MEMS麥克風，其底部有一個聲音輸入端口位置(其環(huán)境空氣接入方案將很快變得清晰起來)。與其配套的是WM7121，如果你仔細看會發(fā)現(xiàn)其頂部也有個端口。這兩個麥克風采用級聯(lián)“陣列”的方式工作(多年來我一直在寫這方面的文章)，從而使與其相連的DSP能夠“定位”期望的聲源，并在處理過程中抑制雜散環(huán)境噪聲。

它們到外部世界的共享接入由Moto 360左側(cè)的一個小孔(手表獨有的右側(cè)按鈕對面)構(gòu)成，如上圖所示。我承認在我的手表上我一直沒注意到這個小孔，直到我了解到內(nèi)部的麥克風在哪兒之后才留意到它。我猜測，小孔背后的薄膜允許環(huán)境聲振動透過去，但水分或灰塵過不去。不過提起薄膜，值得注意的是Moto 360是不發(fā)聲的；內(nèi)部沒有揚聲器，只有一個微型電機提供振動，它與顯示屏一起構(gòu)成了其獨特的用戶交流方式。

接著我們來看看PCB的背面。幾乎是空白——記住正常情況下是附著電池的。但這也并不是完全無趣。首先，還記得剛剛提到的WM7132的底部端口麥克風嗎？仔細觀察上面照片中的PCB右邊緣，你可以看到一個小孔，這個小孔與Moto 360側(cè)部的小孔一起可以讓MEMS麥克風接入來自外部世界的聲音。PCB底部是5個觸點，它們對應(yīng)于(歸功于彈性饋入的中介層)前面提到的智能手表FCC認證標簽下方神秘的5觸點端口。在PCB左上角是Moto 360的組合式六軸加速度計/陀螺儀，確切地講就是InvenSense的MPU-6050 MEMS運動跟蹤器件。

到目前為止還有一個重要的IC沒有討論。不看下文你能猜到嗎？我還沒有提及主要的系統(tǒng)CPU，或就此而言，驅(qū)動顯示器的GPU。它們都在一個應(yīng)用定制的SoC——標簽為“X3630ACBP”的TI OMAP3630中，這個芯片位于美光SDRAM下方，見下面這張照片：

OMAP3630集成了一個運行速度高達1GHz的ARM Cortex-A8處理器內(nèi)核、運行速度高達200MHz的PowerVR SGX 530圖形內(nèi)核和運行速度高達800MHz的C64X DSP內(nèi)核(還有其它)。摩托羅拉在發(fā)表決定采用2010年代SoC的技術(shù)報道時就曾備受責難，恕我直言，這其中有大部分是毫無根據(jù)的。我不知道Moto 360對芯片內(nèi)各個內(nèi)核實際采用的時鐘速度是多少，然而我能確定的是，這塊智能手表的響應(yīng)性能相當不錯，沒有顯示方面的遲鈍或其它明顯的延遲。如果OMAP3630足以勝任隨即的任務(wù)，何苦要使用性能更高(價格可能也更高)的器件，對吧？

鑒于上述最重要的觀察結(jié)果，我要提一些意見。首先，OMAP3630最初是用45nm工藝制造的。TI可能后來將設(shè)計移植到了更現(xiàn)代和更小的光刻節(jié)點，但如果沒有的話，這種應(yīng)用SoC的半導體基礎(chǔ)的功耗可能比實際需要的大。更小尺寸工藝的另一個優(yōu)勢是，對于給定尺寸的硅片它能提供更高的晶體管預(yù)算。舉例來說，通過使用更加先進的ARM Cortex-A9(或更新的)處理器內(nèi)核，摩托羅拉也許已經(jīng)能夠訪問NEON SIMD加速度計。

更多的晶體管還允許包含更先進的專用DSP內(nèi)核。無論哪種增強都可能排除設(shè)計中對獨立TMS320C5545 DSP的需求。這么說來，如果我猜的不錯，分立DSP做的是語音識別任務(wù)，那么我至少可以見到分布式處理方法的另外一個優(yōu)勢。TMS320C5545可以保持喚醒狀態(tài)，監(jiān)視“Ok Google”用戶說話聲，而智能手表的其余處理資源可處于睡眠狀態(tài)，從而最大限度地減小總體功耗。        

前面詳細介紹了PCB部分，下面讓我們把注意力轉(zhuǎn)向顯示屏。上面就是顯示屏的兩張照片以及與顯示屏配套的排線和其它電路。雖然其它智能手表使用電子墨水(Pebble)或OLED(蘋果手表和其它Android Wear手表)顯示技術(shù)，但摩托羅拉采用的是圓形LCD。我認識到摩托羅拉的LCD選擇是有優(yōu)勢的，這體現(xiàn)在與更常見(但容易褪色)的OLED顯示屏相比可以在很亮的環(huán)境光線下觀看顯示屏，以及與電子墨水的單色或“彩色”顯示屏相比可以提供更加豐富的亮度和色度。但LCD的主要缺點是耗電的背光燈，這點不可忽視。

我的Moto 360要求至少每1.5天充一次電；每隔幾小時處于可選的環(huán)境屏幕模式，這樣可以使背光燈一直保持在最低照度。我懷疑摩托羅拉采用LCD的主要動機是成本；不管技術(shù)基礎(chǔ)如何，圓形屏幕不是主流(主流意味著便宜)，但成熟的LCD基礎(chǔ)使得它的成本仍可能比新興的OLED屏幕低。然而，到今天這個時候，我不禁在想，圓形(并且不需要背光燈)的OLED屏幕是否是更好的選擇，特別是考慮到有限的顯示器壽命相對于手表來說不像電視機那樣是個大問題。我甚至開始喜歡Qualcomm早就推出的Mirasol顯示器技術(shù)了。

還有一個與顯示屏有關(guān)的主題需要提及一下。有些人可能聽說過Moto 360 LCD的“漏氣輪胎”特性了，在上面兩張照片中你可以清楚地看到。實際上，你看到的現(xiàn)象并不是顯示屏本身的缺陷，而是摩托羅拉選擇放置環(huán)境光傳感器的地方。正如上面第二張照片暗示的那樣，“漏氣輪胎”只在采用淺色表盤時才很明顯；當采用如圖所示“Minimal”選項那樣通常黑色的表盤時(我個人就選用這種表盤)，只有當你有意觀察時才有明顯的感覺。當采用黑色表盤和黑色外殼時，就像本文開頭配的產(chǎn)品照片那樣，基本上就不是問題了。

最后，讓我們回到本文開始討論的問題，也就是即將到來的固件更新將喚醒Moto 360目前休眠的Wi-Fi功能。你已經(jīng)知道，手表內(nèi)TI的WL18G無線收發(fā)器模塊支持Wi-Fi功能。但相應(yīng)的天線在哪兒，不管是用于Wi-Fi還是用于現(xiàn)在已經(jīng)激活的藍牙？在包圍手表的金屬環(huán)中嵌入一根或兩根天線是可能的；AnandTech在它的產(chǎn)品發(fā)布報道中間接提到了這個方面：

我們看到了位于金屬外殼中的定制天線，但不需要任何天線線纜。遺憾的是，有關(guān)這種天線的工作原理還沒有真正的披露，因此很難說它們是如何實現(xiàn)的，但是在金屬外殼內(nèi)部有顯而易見的圖案。同時它還使用了新的射頻技術(shù)，從而使得定制的金屬腕帶不會干擾到手表本身的天線。

不過我沒有在金屬外殼和PCB之間見到有任何類型的物理電纜連接來支持這種特定推測。另一種可能性我們以前見過許多次，即一根或兩根天線可能取而代之嵌入在PCB內(nèi)。TI的WL18G數(shù)據(jù)手冊甚至對這種方法進行了比較詳細的描述。