智能手表和智能眼鏡等產(chǎn)品正在激增，其中大多數(shù)產(chǎn)品具有多種傳感器，低功耗嵌入式處理器，直視或虛擬顯示器以及無線通信鏈路（Wi-Fi或Wi-Fi等），可提供各種功能。藍(lán)牙）連接到智能手機(jī)，主機(jī)系統(tǒng)或互聯(lián)網(wǎng)。盡管這些高度集成的系統(tǒng)中的許多都提供了所需的功能，但它們通常“笨重”并且缺乏時(shí)尚配飾的風(fēng)格吸引力。隨著蘋果，摩托羅拉，谷歌，三星，Timex，Pebble等公司推出時(shí)尚智能手表，這種情況開始發(fā)生變化（圖1）。對(duì)智能眼鏡以及手鐲，吊墜，甚至服裝（從運(yùn)動(dòng)鞋到襯衫，甚至是連衣裙）也同樣注重風(fēng)格，以賦予產(chǎn)品時(shí)尚魅力。

圖1：四款最新智能手表提供廣泛的功能組合。 Apple iWatch的三個(gè)版本顯示（a）使用數(shù)字表冠在屏幕上進(jìn)行縮放和滾動(dòng)，而Motorola 360提供圓形面部和語音控制來發(fā)送文本，設(shè)置提醒，檢查天氣和詢問方向（b）中。三星Gear 2不甘示弱，它包含一個(gè)攝像頭和一個(gè)紅外發(fā)射器，可以作為電視和其他紅外控制設(shè)備的遙控器（c）。最后，Timex Ironman One GPS +針對(duì)健身愛好者，包括GPS定位跟蹤，SOS預(yù)設(shè)信息，如果外出，音樂播放器和觸摸屏顯示器出現(xiàn)問題（d）。

最近的關(guān)注獲得了蘋果在2014年9月發(fā)布其iWatch的詳細(xì)信息時(shí)，許多其他大多數(shù)已經(jīng)提供第一代設(shè)備的公司正在準(zhǔn)備他們的第二代設(shè)備，這些設(shè)備將與Apple iWatch設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)相匹配。根據(jù)英國(guó)市場(chǎng)研究公司Generator Research Ltd.的統(tǒng)計(jì)，已有超過51家公司提供智能手表，還有其他公司計(jì)劃進(jìn)入市場(chǎng)。

使可穿戴產(chǎn)品時(shí)尚化將有助于確保因?yàn)楹苌儆腥讼矚g被嘲笑穿著缺乏吸引眼球的產(chǎn)品，所以會(huì)穿戴這些產(chǎn)品。雖然這給時(shí)裝業(yè)帶來了負(fù)擔(dān)，以便提出具有吸引力的案例，但它更難以設(shè)計(jì)工程師創(chuàng)建占據(jù)最小空間的高度集成的子系統(tǒng)，從而為時(shí)裝設(shè)計(jì)師提供更多自由。幾乎任何便攜式設(shè)備都會(huì)遇到額外的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)：降低功耗，使內(nèi)部電池可以在兩次充電之間持續(xù)數(shù)天或數(shù)周。此外，由于目標(biāo)是讓最終產(chǎn)品看起來更加時(shí)尚，這對(duì)縮小電池尺寸以減少系統(tǒng)體積提出了額外的挑戰(zhàn)，同時(shí)保持電池可以提供的能量一致。

為了保持時(shí)尚外觀，藍(lán)牙智能（也稱為藍(lán)牙低功耗，BTLE）和低功耗Wi-Fi接口等設(shè)備內(nèi)置的無線連接是在可穿戴設(shè)備之間傳輸數(shù)據(jù)的兩個(gè)主要連接以及智能手機(jī)，平板電腦或其他平臺(tái)。這些無線接口消除了早期設(shè)備用于下載數(shù)據(jù)的連接器和電纜的需要。無線充電系統(tǒng)也開始出現(xiàn)，從而消除了設(shè)備所需的最后一個(gè)可能的連接器電纜。此外，主動(dòng)式電源管理算法和電路必須集成到節(jié)能的嵌入式處理器和傳感器中。此外，基于電子墨水，OLED或LCD等技術(shù)的低功耗顯示器（大多數(shù)具有觸摸屏功能）必須協(xié)同工作，以最大限度地減少功耗，同時(shí)提供各種工作或娛樂功能 - 電子郵件，預(yù)約時(shí)間表，位置信息，電話通知，心率監(jiān)測(cè)，體溫，GPS定位等等智能手表中有什么？

當(dāng)您檢查任何智能手表時(shí)，它們的基本內(nèi)部功能有些類似。設(shè)備中的有源電路通常包括低功率嵌入式處理器，無線通信接口（例如BT Smart），各種傳感器（運(yùn)動(dòng)，壓力，溫度），為電路供電的電池以及某種類型的顯示器，通常具有觸摸屏功能（圖2）。當(dāng)然，為可穿戴設(shè)備的每個(gè)部分選擇的組件將根據(jù)設(shè)備所要提供的性能和功能而有所不同。

圖2：典型的智能手表需要高度整合。在該系統(tǒng)圖中，基本上有五個(gè)主要功能 - 運(yùn)行應(yīng)用程序代碼的嵌入式處理器，藍(lán)牙智能或Wi-Fi等無線接口，一個(gè)或多個(gè)傳感器（陀螺儀，加速度計(jì)，溫度等）以收集數(shù)據(jù)，顯示器（通常是彩色LCD或AMOLED），以及具有電源管理支持的電池。例如，讓我們來看看用戶可自定義的Pebble電子紙手表（圖3），它連接到iPhone和Android智能手機(jī)使用藍(lán)牙，提醒用戶對(duì)來電，電子郵件和消息進(jìn)行無聲振動(dòng)。

圖3：Pebble電子手表允許用戶查看來自電子郵件，短信，來電者的通知ID，日歷和其他應(yīng)用。它允許佩戴者下載表面以適合他/她的風(fēng)格和興趣。關(guān)鍵的內(nèi)部組件將在下面討論。

已發(fā)布的報(bào)告1表明Pebble手表的主板包含一個(gè)Panasonic RF模塊，為其提供藍(lán)牙和藍(lán)牙低功耗（BLE）功能。 Panasonic提供Digi-Key的兩個(gè)藍(lán)牙低功耗模塊系列，單模PAN1720是藍(lán)牙智能設(shè)備和藍(lán)牙智能就緒的雙模系列。在Pebble中，Panasonic藍(lán)牙低功耗模塊由德州儀器CC2564藍(lán)牙控制器供電。 CC256x解決方案基于TI的第七代藍(lán)牙核心，在單個(gè)芯片中支持藍(lán)牙4.0雙模（BR/EDR/LE）協(xié)議。 TI為開發(fā)人員提供免版稅的軟件藍(lán)牙堆棧，該藍(lán)牙堆棧預(yù)先集成了TI的MSP430和ARM?Cortex ? -M3和Cortex-M4 MCU。

主板上的其他注意事項(xiàng)包括：

STMicroelectronics的STM32F205RE ARM Cortex-M3 MCU，最高速度為120 MHz

STMicroelectronics LIS3DH 3軸加速度計(jì)

德州儀器（TI）bq24040 1 A電池充電器

飛思卡爾Xtrinsic MAG3110 3D數(shù)字磁力計(jì)

如圖2所示，應(yīng)用處理器是連接智能手表的關(guān)鍵元素。例如，考慮一下STMicroelectronics的高度集成處理器STM32F437，該處理器幾乎包含了智能設(shè)備所需的所有電路。該MCU及其同類產(chǎn)品STM32F439xx基于高性能ARMCortex-M4 32位RISC內(nèi)核，工作頻率高達(dá)180 MHz。 RISC引擎具有單精度浮點(diǎn)單元（FPU），支持所有ARM單精度數(shù)據(jù)處理指令和數(shù)據(jù)類型。它還實(shí)現(xiàn)了一整套DSP指令。另外，處理器包括增強(qiáng)應(yīng)用安全性的存儲(chǔ)器保護(hù)單元。真正的隨機(jī)數(shù)發(fā)生器（RNG）和硬件加密/解密引擎也支持系統(tǒng)安全性。

STM32F437/439器件集成了高速嵌入式存儲(chǔ)器（閃存高達(dá)2 Mbyte，高達(dá)256 kbytes） SRAM），高達(dá)4千字的備份SRAM，以及連接到兩條APB總線，兩條AHB總線和一條32位多AHB總線矩陣的各種增強(qiáng)型I/O和外設(shè)。所有器件均提供三個(gè)12位ADC，兩個(gè)DAC，一個(gè)低功耗RTC，十二個(gè)通用16位定時(shí)器，包括兩個(gè)用于電機(jī)控制的PWM定時(shí)器，兩個(gè)通用32位定時(shí)器。它們還具有標(biāo)準(zhǔn)和高級(jí)通信接口以及具有XGA分辨率的LCD-TFT控制器。

集成處理器只是適用于智能手表設(shè)計(jì)的眾多高度集成的現(xiàn)成解決方案之一。然而，許多公司正在制定他們自己的專用IC解決方案，通過利用65納米或更小的工藝節(jié)點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)更高水平的集成和性能。這將允許處理器在更高的時(shí)鐘頻率下工作 - 通常超過250 MHz - 而不會(huì)增加功耗。反過來，較高的時(shí)鐘頻率開辟了新的功能可能性，因?yàn)樘幚砥骶哂懈嗟挠?jì)算周期，它可以在更復(fù)雜的應(yīng)用程序中投入或同時(shí)運(yùn)行多個(gè)應(yīng)用程序。

總之，本文提供了一些最新的可供消費(fèi)者使用的腕戴式可穿戴計(jì)算設(shè)備。這些主要用于健身應(yīng)用，并采用體域網(wǎng)絡(luò)，基于低功率藍(lán)牙無線接口，可以將佩戴者連接到智能手機(jī)或附近的基站，從而消除任何線路。我們還檢查了為這些設(shè)計(jì)選擇的一些部件。