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單片機開發(fā)設計可穿戴設備的7條規(guī)則
過去的一年無疑是半導體行業(yè)激動人心的時刻。由于最近對新產品的興趣和需求增加，硅公司之間的共同熱情一直在上升，這些新產品可以補充通常基于智能手機和平板電腦的移動體驗。
造成這種現(xiàn)象的主要原因是可穿戴技術。諸如衣物，眼鏡，珠寶和手表之類的熟悉物品都配備了傳感器，處理器和顯示器-這些以前在這些日常物品中都找不到的技術。這個市場的潛力非常可觀。
因此，如果可穿戴設備成為每個人都熱衷的東西，為什么似乎很少有公司真正知道如何設計它們呢？本指南概述了在設計下一代可穿戴技術時如何解決可穿戴設備市場面臨的當前問題。
規(guī)則1：擴充，請勿復制
可穿戴設備的一個重要方面是用戶體驗和界面。可穿戴設備的界面設計應基于消費者的使用方式，而不是基于復制智能手機或平板電腦的體驗。
即使使用流行的，現(xiàn)成的操作系統(tǒng)（如Android）聽起來像是對帶有屏幕的設備的快速便捷的修復，還是最好設計一個定制的，完全皮膚化的界面，以適合微型顯示表面的范圍。
更重要的是，可穿戴設備應該增加其他移動設備，而不是嘗試替代其功能（部分）。嘗試使用清單方法填充功能會導致用戶很快放棄的功率不足的設備。
相反，設計人員應專注于優(yōu)化用戶和機器界面，以確保可穿戴設備與其他移動設備一起良好工作。
規(guī)則2：設計，請勿重復使用
每個工程師都聽說過“設計和重用”方法。但是，該原理僅適用于已證明可以通用的設備。可穿戴設備并非如此。
即使可穿戴設備是移動設備的核心，它們對智能手機和平板電腦也有不同且特定的要求（稍后會詳細介紹）。
在所有可穿戴設備（智能手表，智能眼鏡，智能腕帶等）上重復使用移動SoC是不可持續(xù)的，這不僅是因為這些設備的形狀和尺寸各不相同，而且主要是因為它們的功耗特性可能會發(fā)生根本性的變化。
就電池壽命而言，當今的可穿戴設備通常相差很大。當前大多數(shù)可穿戴健身設備通常應持續(xù)兩到三天，而這些設備應持續(xù)數(shù)周或數(shù)月。有報道稱，一些智能手表的電池壽命不足一天。大多數(shù)消費者期望至少一個星期。人們對智能手機/平板電腦和可穿戴設備的期望不同，并且通常不會將充電方案納入這些超便攜設備的日常習慣中。
另外，如果應該將智能手表在白天用作常規(guī)手表，在晚上用作睡眠健康監(jiān)控器，則用戶何時需要對其充電？
規(guī)則3：一種尺寸不適合所有尺寸
可穿戴設備具有不同的功能，并且需要特定類型的SoC。如果要為智能設備創(chuàng)建計算平臺，則要考慮兩個主要類別：
輸入可穿戴設備
輸入可穿戴設備是健身帶，心率監(jiān)測器，睡眠監(jiān)測器和近場通信（NFC）環(huán)等設備。它們本質上是智能的，連接的傳感器，具有最少的顯示或沒有顯示的顯示，它們的功耗要求極低。它們的主要作用是收集原始數(shù)據(jù)，然后進行過濾并將其發(fā)送到中央集線器，無論是移動設備（智能手機或平板電腦）還是聯(lián)網家庭中的住宅網關。在集線器上，此數(shù)據(jù)被轉換為可用信息。然后，其他功能可以根據(jù)該信息啟用自動操作或警報。
對于此類別，必不可少的元素是設計盡可能低的電源連接。這些設備通常需要高性能的32位MCU類處理器來進行快速，高效的處理，理想情況下，它們是緊湊型，統(tǒng)一的MCU / MPU和DSP嵌入式處理器內核。設計人員還需要為基帶通信選擇解決方案。在一個小型的集成無線電解決方案中將Bluetooth LE（低能耗）與FM相結合，是超低功耗可穿戴應用的理想選擇。
根據(jù)應用領域，設計人員還可以包括專用硬件，以支持陀螺儀或運動傳感器。
輸出可穿戴設備
輸出可穿戴設備是諸如智能手表或智能眼鏡之類的設備，它們可以快速，輕松地快速訪問即時信息。此信息通常可以放在一個小屏幕上，并且可以快速，實時地提供給用戶。輸出可穿戴設備旨在加速日常工作，并提供了一種與技術進行交互的更直觀的方式。
在設計用于輸出可穿戴設備的芯片組時，設計人員需要確保SoC內部的每個處理器都得到盡可能有效的利用。在設計底層系統(tǒng)時，低功耗仍然是主要因素，但是重點應該放在創(chuàng)建通用平臺上，該平臺執(zhí)行智能手機或平板電腦可能執(zhí)行的部分任務。
可以通過將低功耗，高性能CPU與最小的可用OpenGL ES 3.0 / OpenCL GPU，支持H.264的硬件視頻轉碼器，可配置的OpenVX就緒ISP管道配對來設計此類智能眼鏡平臺的示例，以及支持Wi-Fi 802.11n 1x1和藍牙的連接處理器。
規(guī)則四：永遠思考，低功耗思考
可穿戴設備的小尺寸要求使用極小的電池，這限制了這些設備的電池壽命。因此，可穿戴設備需要在設計的各個方面實現(xiàn)低功耗方法的智能技術。這是為了確保處理器盡可能高效地運行，并以適合短時激烈活動的方式運行，然后適應更長的空閑時間。設計人員必須實施（或選擇已實施的處理器）先進的電源管理技術，例如自動啟用的時鐘門控，智能開啟/關閉特定內核或集群電源以及智能使用微內核固件將更低延遲的工作負載反饋到系統(tǒng)的能力。 DVFS和電源管理決策過程。
為了補充硬件，可穿戴設備需要支持適當?shù)牡凸臉藴剩詫崿F(xiàn)長期的“始終在線”功能。盡管有很多選項可供選擇，但標題的主要競爭者是Bluetooth LE。
藍牙LE是藍牙無線技術的節(jié)能版本，旨在為大眾市場提供實用的連接。藍牙LE的能效使需要長時間用小電池消耗的設備成為可能。更好的是，藍牙與現(xiàn)有的智能手機和平板電腦兼容，可實現(xiàn)設備之間的通信。
規(guī)則5：安全至上
由于可穿戴設備有權訪問以下數(shù)據(jù)，因此它們需要多層安全保護：
設備安全性：可穿戴設備需要安全地運行操作系統(tǒng)和應用程序；這需要對多個安全環(huán)境的支持
鏈接安全性：可穿戴設備和中央集線器之間的信息傳輸必須受到保護和加密
云安全性：個人信息存儲是另一個脆弱的領域；消費者想知道他們的詳細信息遠離不必要的入侵者
這些安全層應同時在硬件和軟件中啟用，并且可以從核心級別一直擴展到系統(tǒng)級別。實施核心級安全性的一個示例是基于虛擬化的方法，其中多個操作系統(tǒng)可以在多個安全上下文中共存，從而在多個應用程序和內容源之間支持安全的內容交付，安全的支付，身份保護等。
規(guī)則6：建立可行的生態(tài)系統(tǒng)
越來越多的公司開始意識到開發(fā)者生態(tài)系統(tǒng)對任何消費者平臺的成功至關重要的現(xiàn)實。相同的規(guī)則適用于可穿戴設備：開發(fā)人員需要查看可穿戴設備的增值因素，否則他們將不會創(chuàng)建多個應用程序。
為可穿戴設備創(chuàng)造繁榮環(huán)境的另一個重要因素是API和設備互通的開放方法。例如，將兼容性限制為僅某些品牌的設備意味著，除非他們擁有該特定品牌，否則消費者將沒有購買可穿戴設備的動機。為了建立平臺和API的開放標準，最近的AllSeen聯(lián)盟等努力是朝著正確方向邁出的一步。
規(guī)則7：正確定價
最后，可穿戴設備需要采用類似于其智能手機和平板電腦兄弟的三級定價模型，從而使盡可能多的消費者可以使用它們。圍繞可穿戴設備的討論如此之多，以至于像耐克這樣的時尚品牌也開始涉足這一新產品類別。通過創(chuàng)建入門級，中端和高端設備，公司可以創(chuàng)建能夠滿足不斷增長的消費者需求的即時，引人注目的和完整的設備系列。
設計可穿戴設備的未來
考慮到它們的潛力，可穿戴設備顯然有成功的機會，考慮到從芯片制造商和OEM到消費者和運營商的所有人，相信在未來十年中對這類設備的需求將很高。一旦達到臨界質量，可穿戴技術將嵌入到我們生活的各個方面，使我們能夠做得更好，更快，更簡單。