引言

　　隨著pebble在智能手表產(chǎn)品的熱賣，2014年可穿戴式智能設(shè)備的火熱程度不言而喻。眾多的手機行業(yè)巨頭、傳統(tǒng)的運動設(shè)備廠商、新興的初創(chuàng)新貴，紛紛投身進入穿戴式智能設(shè)備的應用市場，推出專屬的產(chǎn)品。可見，在可穿戴設(shè)備市場上，群雄逐鹿，一較高下，“江湖”必將引起一場“腥風血雨”的廝殺。要想一招制敵，開發(fā)廠商必須要在不成熟的穿戴式市場上擁有自己的必殺招。因此，只有顛覆者才能贏得可穿戴設(shè)備，實現(xiàn)更多的跨界融合和用戶需求細分。

　　細看市場上已推出實物產(chǎn)品的可穿戴式設(shè)備，智能手環(huán)和智能手表的產(chǎn)品較智能眼鏡、智能戒指等其他智能設(shè)備暫時遙遙領(lǐng)先。從產(chǎn)品應用的主控器平臺可以劃分為兩類，一、采用高主頻、運行可處理多媒體數(shù)據(jù)的主控器，搭載Android操作系統(tǒng)，周邊功能豐富可類比為“微縮版的智能手機”；二、采用相對低的主頻、嵌入式應用架構(gòu)的主控器，運行嵌入式微小內(nèi)核的操作系統(tǒng)，外擴各種類型的傳感器應用，突出低功耗，長時間待機的用戶體驗。以上兩類設(shè)備各具特色和優(yōu)缺點，可滿足不同需求的用戶群。但是，從“可穿戴“一詞看，更低的設(shè)備功耗、更長的電池續(xù)航能力將成眾多設(shè)備的核心用戶體驗。

　　針對可穿戴式智能設(shè)備應用，北高智科技作為半導體IC的供應商能夠如何助力設(shè)備開發(fā)商開發(fā)出低功耗極致化的設(shè)備？主要體現(xiàn)在北高智科技基于silicon labs超低功耗微控制器為核心，整合了可穿戴設(shè)備的周邊低功耗應用器件，包括低功耗MCU EFM32，低功耗顯示屏幕Sharp Memory LCD，低功耗藍牙技術(shù)，低功耗觸控、健康監(jiān)護傳感器等器件。

　　EFM32

　　EFM32是由高性能、模擬密集型、混合信號IC創(chuàng)新的行業(yè)領(lǐng)導者Silicon labs推出的全球最低功耗32位Cortex-M系列微控制器。EFM32? Gecko 微控制器系列包含基于 ARM? Cortex?-M4（帶浮點運算單元 （FPU））、Cortex-M3 和 Cortex-M0+ 處理器的節(jié)能設(shè)備。

　　在活動模式下執(zhí)行來自Flash的實際代碼時每兆赫所耗電量為180μA，在深度睡眠模式下為900nA，在關(guān)機模式下為20nA。在應用基準測試中， EFM32 微控制器的低電流性能，加上低于2μs 的啟動時間使其電池壽命延長了至少4 倍。

　　外設(shè)方面，EFM32能提供低功耗的外設(shè)，包括低功耗的LEUART串行通信接口 和LETIMER定時器、RTC實時時鐘、LESENSE傳感器接口、USB OTG及ACMP等模擬外設(shè)。EFM32微控制器的獨特之處在于它的“peripheral reflex system（周邊反射系統(tǒng)）”（PRS）可與標準的32 位ARM 總線并行。PRS 可使EFM32 壁虎外圍設(shè)備自主運行和交流，而中央處理器是關(guān)閉的，可延長睡眠時間并節(jié)省大量能源。

　　針對智能手表的應用，EFM32更是擁有其獨特的優(yōu)勢，是低功耗極致化設(shè)計的最好選擇。例如，在智能手表屏幕顯示應用時，EFM32能夠充分結(jié)合DMA與SPI接口低功耗驅(qū)動Sharp 1.28寸屏幕LS013B7DH03，在靜態(tài)圖片顯示時EFM32+LCD整體功耗低至2μA，1Hz刷新時間時EFM32+LCD整體功耗低至5μA（局部刷新），充分體現(xiàn)它的低功耗極致化特點。

　　據(jù)silicon labs新聞消息，為汽車、健身、戶外和移動導航提供創(chuàng)新GPS設(shè)備的領(lǐng)導廠商Magellan選擇Silicon Labs的EFM32? Giant Gecko微控制器（MCU）作為 Magellan Echo 智能運動手表的節(jié)能型處理平臺。這款榮獲“CES 2014 創(chuàng)新設(shè)計與工程獎”的 Echo 智能運動手表是首款具有“開放性”平臺的智能運動手表。用戶可在手腕即可看到和控制手機端的APP應用程序。它基于 ARM? Cortex?-M3內(nèi)核的 32 位 Giant Gecko MCU作為主控器，搭載Sharp 0.99寸圓形屏幕作為顯示，運行低功耗藍牙BLE實現(xiàn)與智能手機互聯(lián)。在運動手表的能效方面EFM32扮演著極其關(guān)鍵的角色，它使得 Echo 可以在單節(jié) CR2032 紐扣電池供電條件下運行長達 11 個月。

　　EFM32具有片內(nèi)RAM資源范圍2K~128K字節(jié)，F(xiàn)lash資源范圍4K~1024K字節(jié)，同時封裝形式包含小型化的QFN、BGA類型，為滿足可穿戴式設(shè)備的高集成度，體積輕薄小要求提供條件。它還支持不同系列同封裝形式的軟硬件兼容，便于設(shè)備開發(fā)者考慮產(chǎn)品的系列化及不同產(chǎn)品的平臺兼容性。

　　低功耗屏幕

　　屏幕顯示作為可穿戴設(shè)備的功耗消耗的關(guān)鍵部件，它的低功耗設(shè)計尤為重要。北高智科技針對可穿戴設(shè)備應用，分銷和推介sharp的memory LCD。它的產(chǎn)品的特點是：

　　1. 超低的功耗（靜態(tài)和動態(tài)，例如LS013B7DH03，1Hz整屏幕刷新50μW@3V），延長產(chǎn)品的電池續(xù)航能力；

　　2. 半透半反式液晶類型， 可在陽光下清晰可視顯示內(nèi)容，為戶外應用提供良好的用戶體驗；

　　3.針對可穿戴式設(shè)備應用具有多種型號屏幕可選：①0.99寸圓形屏幕（LS010B7DH01，128*128），適合手表；②1.26寸長方形屏幕（LS013B7DH01，144*168），適合手表；③1.28寸正方形屏幕（LS013B7DH03，128*128），適合手表；④1.17寸長條形屏幕（LS012B4DG01，184*38），適合手環(huán)；⑤2.7寸長方形屏幕（LS027B7DH01，400*24），適合戶外運動產(chǎn)品；

　　4. 屏幕已批量化，能夠長期穩(wěn)定供貨。

　　目前在穿戴式設(shè)備上應用sharp memory lcd屏幕已有上市的品牌產(chǎn)品，如： Garmin（佳明） Forerunner系列， Nike （耐克） SportWatch GPS運動腕表， Pebble watch等。

　　低功耗藍牙技術(shù)

　　低功耗藍牙技術(shù)是可穿戴式智能手表的通信核心。從低功耗設(shè)計極致化的角度考慮，低功耗藍牙BLE（Bluetooth Low Energy）是最好的選擇。在通信兼容性方面，支持Andorid4.3系統(tǒng)的手機，iPhone 4s以上的蘋果設(shè)備。在藍牙技術(shù)方面，北高智科技與低功耗藍牙技術(shù)專家BDE廣州碧德電子合作推出EFM32+BLEM111（EM9301），軟件協(xié)議棧運行于EFM32片內(nèi)的低功耗藍牙解決方案。整體方案在Idle模式功耗低至200μA，Deep-Sleep模式功耗低至9μA，PowerDown模式功耗僅有0.3μA。

　　北高智科技與BDE碧德電子深度戰(zhàn)略合作，依托BDE在低功耗藍牙的領(lǐng)先技術(shù)實力及全方位的技術(shù)支持，為可穿戴設(shè)備開發(fā)廠商提供成本最優(yōu)、性能最佳的服務(wù)。

　　傳感器技術(shù)

　　傳感器技術(shù)是可穿戴式性能差異化的基礎(chǔ)。針對不同的功能定義用戶可以選擇不同的傳感器。北高智為了搭配可穿戴式設(shè)備應用也代理和分銷各種不同類型的傳感器。

　　在輸入接口方面，北高智代理低功耗特性優(yōu)異的Innodul Touch Key觸控按鍵產(chǎn)品，該觸控IC工作功耗僅有4μA（1Key）/10μA（8Key），睡眠功耗更是低至100nA，為可穿戴設(shè)備的人機交互提供良好的接口。

　　在環(huán)境感知方面，Silicon labs 溫濕度一體傳感器si7013/2x和紫外線、光感、手勢識別三合一傳感器si1132/4x是良好的選擇，它們具有精度好、功耗低、體積小的特點，能夠很好地滿足可穿戴式設(shè)備的應用需求。

　　在健康監(jiān)護部分，EPC推出的EPC200和EPC300分別可以滿足心率監(jiān)測和血氧監(jiān)測，其中EPC200+EPC138結(jié)合的方案直接通過發(fā)射式測量心率，以數(shù)字脈沖波形式輸出結(jié)果到主控器端，應用簡單便捷，無需算法處理。

　　結(jié)語

　　面對競爭激烈的可穿戴式市場，產(chǎn)品的差異化、個性化以及良好的用戶體驗將是各個廠商奮力追求的目標。其中實現(xiàn)設(shè)備的低功耗極致追求是達到良好用戶體驗的基礎(chǔ)，同時它又是可穿戴設(shè)備設(shè)計技術(shù)的核心難題。通過全文的介紹，希望能夠為可穿戴設(shè)備開發(fā)廠商提供助力，使得您的可穿戴產(chǎn)品成為低功耗、最極致化、完美的成功產(chǎn)品。

——本文選自電子發(fā)燒友網(wǎng)2月《可穿戴技術(shù)特刊》“透視新設(shè)計”欄目，轉(zhuǎn)載請注明出處，違者必究！
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