基于無線連接的智能手表可以進行交流和自我監(jiān)督

產(chǎn)品如智能手表和智能眼鏡正在激增，其中大部分提供各種級別的功能得益于多個傳感器，低功耗的嵌入式處理器，直視或虛擬顯示和無線通信鏈路（Wi-Fi或藍牙）到連接到一個智能手機，主機系統(tǒng)，或因特網(wǎng)。盡管許多這些高度集成的系統(tǒng)提供所需的功能，他們往往是“笨重”，缺乏時尚配飾的風格魅力。這種情況正在開始改變，因為，如蘋果，摩托羅拉，谷歌，三星，天美時，卵石公司等推出時尚智能手表（圖1）。同樣的關注風格也被應用到智能眼鏡，以及手鏈，吊墜，甚至服裝（從運動鞋到襯衫，甚至禮服），賦予產(chǎn)品時尚魅力。

圖1：四個最新的智能手表都提供的功能的廣泛組合。蘋果IWATCH的三個版本（a）所示使用數(shù)碼冠縮放和滾動屏幕上，而摩托羅拉360提供了一個圓形的臉和語音控制，以發(fā)送短信，設置提醒，查詢天氣，和問路（b）中。也不甘示弱，三星齒輪2配備了一個攝像頭和一個紅外線發(fā)射，可以作為一個遙控器，電視機和其他紅外控制設備（C）。最后，天美時鐵人三項一臺GPS +定位于健身愛好者，其中包括用于跟蹤GPS定位，如果事情應該不會錯郊游，音樂播放器和觸摸屏（D）的預設SOS消息。隨著近期關注蘋果囊括，當它發(fā)布的2014年9月召開的IWATCH的細節(jié)，許多其他公司，大部分已經(jīng)開始提供第一代設備，正準備他們的第二代產(chǎn)品，將匹配在酒吧的蘋果IWATCH設置。據(jù)發(fā)電機研究有限公司，市場研究公司在英國，有超過51的公司已經(jīng)在提供智能手表，而且還附加公司計劃進入市場。使得耐磨產(chǎn)品款式新穎，將有助于確保該產(chǎn)品將被磨損，因為很少人喜歡被嘲笑穿著那些缺乏視覺吸引力的產(chǎn)品。雖然這地方的負擔在時尚界拿出具有視覺吸引力的情況下，它壓迫更難的設計工程師創(chuàng)建占用最小的空間高度集成的子系統(tǒng)，從而使時裝設計師更大的自由度。額外的設計挑戰(zhàn)是共同的幾乎任何便攜式裝置：減少電力消耗，以使內(nèi)部的電池可以持續(xù)充電之間天或數(shù)周。另外，由于目標是有最終產(chǎn)品看上去光滑，即放置一個額外的挑戰(zhàn)，以縮小該電池的尺寸，以降低系統(tǒng)散裝，而在同一時間，保持能量的電池可提供一致的量。保持圓滑的外觀，無線連接內(nèi)置于諸如藍牙智能（也稱為藍牙低能量，BTLE）和低功率無線網(wǎng)絡接口設備是為可穿戴設備和任一之間傳輸數(shù)據(jù)的兩個主要的連接智能手機，平板電腦或其他平臺。這些無線接口省去了一個連接器和電纜，早期裝置用來下載數(shù)據(jù)。無線充電系統(tǒng)也開始出現(xiàn)，從而消除了最后一個潛在連接器電纜連接的設備將需要。此外，主動功率管理算法和迂曲必須納入功率節(jié)儉嵌入式處理器和傳感器。此外，低功耗顯示器（大多數(shù)帶有觸摸屏功能）的基礎上的技術，如電子墨水，OLED或液晶顯示器必須共同來減少功耗，同時提供各種各樣的工作或游戲功能 - 電子郵件，預約時間表，位置信息，電話通知，心臟速率監(jiān)測，體溫，GPS定位，等等。

什么是在智能手表？

當您檢查所有的智能手表，其基本的內(nèi)部功能有些類似。該裝置中的有源電路一般將包括一個低功耗的嵌入式處理器，無線通信接口（BT智能，例如），各種傳感器（運動，壓力，溫度），電池供電的電路，而一些類型的顯示器，常與觸摸屏能力（圖2）。當然，選擇用于可佩戴裝置的各部分的組分將根據(jù)所需的性能和該設備被設計為提供功能性而變化。

圖2：一個典型的智能手表需要高集成度。在這個系統(tǒng)圖，基本上有五個主要的功能 - 在運行的應用程序代碼的嵌入式處理器，無線接口，例如藍牙智能或Wi-Fi，一個或多個傳感器（陀螺儀，加速計，溫度等）來收集數(shù)據(jù)，顯示器（一般彩色LCD或AMOLED），以及電源管理支持的電池。作為一個例子，讓我們來看看用戶自定義的卵石電子紙手表（圖3），它連接到iPhone和Android智能手機使用藍牙，提醒用戶用無聲振動來電，電子郵件和消息。

圖3：卵石電子手表允許用戶從電子郵件，短信，來電大頭貼，日歷和其他應用程序查看通知。它可以讓佩戴者下載觀看面向以適應他/她的風格和興趣。下面關鍵內(nèi)部部件進行了討論。發(fā)布報告1顯示，卵石手表的主板提供了一個松下的RF模塊，為其提供藍牙和藍牙低功耗（BLE）的功能。松下提供了兩個藍牙低功耗模塊系列從Digi-Key，單模PAN1720是藍牙智能設備和雙模家族是藍牙智能就緒。在卵石，松下藍牙低功耗模塊是由德州儀器CC2564藍牙控制器供電?；?a target="_blank">TI的第七代藍牙核心，CC256x解決方案支持藍牙4.0雙模式單芯片（BR / EDR / LE）協(xié)議。 TI為開發(fā)人員提供一個免版稅軟件的藍牙堆棧預集成與TI的MSP430和ARM？皮質(zhì)？-M3和Cortex-M4微控制器。值得注意的主板上的其他部分包括：

?意法半導體的STM32F205RE的ARM Cortex-M3微控制器，具有120 MHz的最大速度

?意法半導體LIS3DH 3軸加速度計

?德州儀器bq24040 1電池充電器

?飛思卡爾的Xtrinsic MAG3110 3D數(shù)字磁力計

如先前圖2中所示，一個應用處理器是連接的智能手表的一個關鍵因素。舉個例子，意法半導體，這幾乎包所需的所有智能設備的電路高度集成的處理器STM32F437。該MCU及其表妹，STM32F439xx，是基于高性能的ARM Cortex-M4 32位RISC內(nèi)核，高達180 MHz的頻率下工作。該RISC引擎功能，支持所有的ARM單精度數(shù)據(jù)處理指令和數(shù)據(jù)類型的單精度浮點單元（FPU）。它還實現(xiàn)一個完整的DSP指令集。此外，該處理器包括增強應用程序的安全存儲保護單元。系統(tǒng)的安全性也由真隨機數(shù)發(fā)生器（RNG），和一個硬件加密/解密引擎的支持。在STM32F437 / 439器件采用了高速嵌入式存儲器（閃存高達2兆字節(jié)，最多256個字節(jié)的SRAM），最多4個字節(jié)的備份SRAM和增強的I / O和外圍設備的廣泛連接到兩個APB公交車，兩名AHB總線和32位多AHB總線矩陣。所有器件提供3個12位ADC，兩個DAC，低功耗RTC，十二個通用的16位定時器，包括兩個PWM定時器用于電機控制，兩個通用32位定時器。還配備了標準和先進的通信接口和LCD-TFT控制器能夠XGA分辨率。集成的處理器只是眾多高度集成的現(xiàn)成的，貨架適用于智能手表的設計解決方案之一。然而，許多公司正在起草自己的特定應用IC解決方案通過利用65納米及以下工藝節(jié)點，實現(xiàn)更高的集成度和性能。這將允許處理器工作在較高的時鐘頻率 - 通常超過250兆赫，而不增加功率消耗。在更高的時鐘頻率，反過來，開辟新的功能，可能因為處理器有更多的計算周期可以扔在更復雜的應用程序或同時運行多個應用程序?？傊@篇文章提供了一個看看一些向消費者提供最新的腕戴可穿戴計算設備。這些大多用于健身應用和采用身體區(qū)域網(wǎng)絡，基于該可佩戴者鏈接到智能手機或附近的基站，從而消除任何電線的低功率藍牙無線接口上。我們也研究了一些選擇的這些設計的部件。