可穿戴技術可謂是當今世界的熱門話題，有關令人興奮激動的新設備即將上市的消息充斥著各大新聞頭條，吸人眼球?！翱纱┐鳌币辉~描述的是可穿戴在身上的各種技術，包括腕帶、手表、眼鏡、服裝、鞋類、珠寶等?？纱┐髟O備無邊無界，預計將成為智能便攜式設備的下一個高增長領域。

　　那么，為什么可穿戴設備如此有趣呢？它為何會贏得人們的普遍關注呢？穿在身上（不僅限于人類，還包括動物）的可穿戴設備能夠以完全不同于其他設備的方式整合到我們的日常生活中。智能手機已經非常貼近我們的生活，我們大多數人不敢想象不帶手機出門會怎樣；但是，可穿戴設備則更加個性化，與我們的日常生活方式聯系也更加密切，它們能夠捕捉我們所處環境的背景數據?？纱┐髟O備不是放在口袋里或包里，而是依靠我們而存活，體驗我們所體驗的感受，悄悄地成為我們數字生活的伴侶。

　　設備自身只是其中的一個方面。真正強大的是這些可穿戴設備能夠連接到云，然后連接到與我們息息相關的應用和服務。可穿戴設備的早期例子大致可分為三類：健身活動追蹤器、手表（智能手機的第二屏幕）和眼鏡（智能手機的第二屏幕和增強現實）。

　　所有這些設備都能夠通過傳感器收集數據，來了解您的日常活動，并連接到云，從而對數據進行分析。行為和健康狀況分析是改變或改善生活方式以及增強可穿戴設備“粘性”的關鍵。換言之，使可穿戴設備成為一個自動伴侶。許多現今的健身追蹤器通常被佩戴幾個月，然后被遺忘、丟棄在抽屜里?？纱┐髟O備制造商所面臨的挑戰和目標是，創造能夠成為人們長期自動伴侶的東西。

　　本文概述了ARM與飛思卡爾如何攜手合作，提供面向可穿戴設備市場的領先半導體解決方案。其中最重要的是能夠提供超級節能和體積小的解決方案，這些解決方案就是一次充電后能夠持續工作更長時間的小型設備。

　　本文還將詳細介紹可穿戴市場是如何發展的，列舉了目前市場中的一些示例，并討論滿足低功耗和特殊要求所需的技術。最后，我們將梳理一下推動可穿戴技術領域創新的創新者、工具及平臺。

　　可穿戴技術市場概述

　　可穿戴設備通常被視為最激動人心和前途無量的新技術。盡管事實如此，但我們也需要牢記這樣一個事實，那就是目前已經出現了可穿戴設備，市場上有多種令人興奮的產品，而且新設備正在不斷涌現。我們看到，可穿戴技術正在經歷快速創新，其中一些新的、前所未聞的公司通常通過Kickstarter等眾籌平臺籌集資金，可在12至18個月內交付產品。

　　現有的知名OEM正在通過其自創的可穿戴解決方案快速進入可穿戴設備市場。

　　縱觀市場，我們發現有三類設備主導著可穿戴設備市場的格局：

　　·健身/活動追蹤器——戴在手腕上或夾在身上、跟蹤活動如跑步、行走和睡眠模式的裝置

　　·手表——用作第二屏幕，顯示智能手機信息

　　·眼鏡和攝像頭——用作增強現實的智能手機、提供第二屏幕的眼鏡，以及可穿戴的攝像頭

　　除了這三大產品類別外，我們還看到涌現出一些面向可穿戴設備的、有趣的新領域，例如：

　　·智能服裝—采用智能紡織品或LED照明制成的服裝，再延伸到智能鞋類和珠寶

　　·醫療保健—遠程病人監測、生活輔導、ECG（心率監測）、連續血糖監測，以及用于診斷心律失常等情況的無線可穿戴小飾物

　　·身份認證—通過可穿戴設備進行付款和銀行交易、啟動汽車、控制家居自動化

　　·游戲耳機和耳塞—能夠提供豐富的音效和集成麥克風的耳機

　　那么，這些對于可穿戴設備的未來意味著什么？單功能設備（如健身帶）將繼續流行。隨著時間的推移，我們預計將出現與智能手機領域類似的進化，可穿戴設備將逐步把越來越多的功能集成到單一設備中，并打造出使可穿戴設備成為常態必要的“粘性”。那時候的情況會變成怎樣？這很難預測。我們期望看到上述類別整合在一起—例如，手表可作為您智能手機的第二屏幕，追蹤您的日?；顒樱O測您的健康狀況，連接您和您的家人、朋友或護理人員，此外它還具有安全的綜合銀行功能，您可以通過其來驗證支付。這豈不是一個偉大的一體化可穿戴設備？

　　可穿戴的移動設備

　　借助市場上最廣泛、功能最多的解決方案組合，飛思卡爾基于ARM的MCU和處理器是各類可穿戴產品設計的理想選擇?？蓴U展的MCU和處理器家族范圍廣泛，從超低功耗KinetisMCU（如KL03芯片級封裝（CSP），全球最小基于ARM？的MCU）到帶有硬件圖形加速功能的i.MX應用處理器，應有盡有，使設計能夠支持Linux？和Android？等較高級別的操作系統和更加豐富的用戶界面。

　　目前市場上的許多可穿戴設備都采用基于ARM架構的飛思卡爾MCU和處理器。ARM架構提供低功耗、可擴展的處理引擎，使之成為可穿戴設備的理想解決方案。廣泛的可穿戴應用多種多樣，從健身帶和智能手表到可安裝在頭上的攝像頭，甚至面向狗狗的活動追蹤器。

　　下面列舉了其中的一些應用：

　　活動/健身追蹤器

　　WithingsPulse活動追蹤器具有低功耗、高性能的特點，還能連接到云，對現在積極的、有健康意識的消費者極具吸引力，它外形小巧，易于佩戴。這款活動追蹤器有多種佩戴方式，可以夾，也可以戴在手腕上。飛思卡爾Kinetis系列MCU具有強大的可擴展性，能夠幫助Withings更高效（加快產品上市速度）、更具成本效益地設計新設備。

　　ThalmicLabsMYO是一款臂帶，它的工作方式是通過肌肉運動產生電能來驅動設備，揮揮手就能對計算機、電話及其他喜愛的數字技術進行無線控制。這款臂帶通過藍牙連接您的計算機或其他智能設備，讓您能夠瀏覽網頁，調大音樂的音量，在演講過程中更換幻燈片，甚至打游戲。MYO采用飛思卡爾KinetisK20MCU。

　　另外一個例子是Whistle活動監測儀。它不是臂帶也不是腕帶，而是頸帶，目標受眾是狗狗。Whistle活動監測儀采用飛思卡爾KinetisK60MCU，是防水的頸帶設備，能夠測量狗狗的活動，包括散步、玩耍和休息，讓您以全新的視角觀看這個忠實朋友的行為和健康趨勢。通過智能手機查看，與親友分享值得紀念的時刻，當狗狗的行為或健康狀況發生任何改變時，向獸醫發送報告。

　　手表

　　另一個備受歡迎的類別是手表。Garmin的Forerunner？10和Forerunner15GPS手表只需輕輕按下按鈕便能夠追蹤距離、步伐和卡路里，讓您能夠以更小的體積享用高級GPS手表的優勢。Forerunner10采用基于Cortex-M4的KinetisK20 MCU，Forerunner15使用基于Cortex-M0+內核的KinetisKL26。Forerunner 220和Forerunner？620具有高分辨率的彩色顯示屏，可接入培訓計劃，還能夠測量您的跑步狀態，就像口袋里帶了一位私人教練。Forerunner220和Forerunner620采用飛思卡爾KinetisK22 MCU。

　　飛思卡爾i.MX233應用處理器支持基于Android的i’mWatch，將其連接到您的智能手機，使您可以用該手表處理來電和文本消息。Facebook、Twitter和天氣預報等資訊可以完美地呈現在該手表的高分辨率屏幕以及友好的用戶界面上。

　　眼鏡和攝像頭

　　OrCam為視障人士打造了一款安裝在眼鏡上的裝置，讓他們能夠參加大多數人認為很平常但對他們而言卻極具挑戰性的活動，如乘坐公交車、買食品雜貨、讀報紙等。OrCam解決方案采用飛思卡爾高性能、高能效i.MX6Quad處理器提供的高級視覺計算算法，解析視覺輸入并將解析結果實時地傳送給穿戴該設備的人士。該可穿戴設備真正能夠幫助殘障人士。

　　GoPro HERO 3+攝像頭采用Kinetis K20MCU，可穿戴，可安裝在其他裝置上并可防水。這款攝像頭能夠以較高的分辨率捕捉專業品質的視頻。HERO3+提高了圖像清晰度，改善了音質，延長了電池壽命，還加快了Wi-Fi共享速度，使捕捉和分享生活趣事變得更加輕松。

　　醫療保健

　　Numera Libris讓那些活躍的老年人及他們的家人能夠自由、安全地在家里或家外管控他們的健康狀況。Numera Libris個人健康網關采用KinetisK70MCU，在一個小型、易于佩戴的移動裝置中集成了遠程醫療的優勢和安全功能。

　　設計可穿戴設備

　　可穿戴設備制造商面臨的重要設計挑戰包括尺寸、能耗和用戶體驗。當涉及可穿戴技術領域時，我們需要遵循一套完全不同于手機的全新設計規則。目前典型的可穿戴設備大致分為兩類：

　　·基于低功耗、高性能MCU功能的設計

　　·基于手機應用處理功能的設計，類似于智能手機中的處理器

　　下表顯示了應用的要求如何推動MCU或應用處理器類型以及其所采用的ARMCortex內核的發展。

　　可穿戴應用的要求

　　這兩類設備的性能和功能截然不同，與微控制器設計相比，基于手機應用處理器的設計需要更高的操作點而且電池壽命也更短。

　　規格

　　如果我們仔細查看典型可穿戴設備并考慮設計限制因素，就會立刻發現面臨的第一個挑戰是規格?？纱┐髟O備需要外型小巧，不突兀。這對可用的PCB面積提出了嚴格的限制，要減少電池容量，功耗要求也非常有限。典型高端手機的電池容量大約為3000mAh，而手表的電池容量僅為300mAh。由于手表的電池容量是手機的十分之一，因此需要認真考慮節能要求，以最大限度地減少充電周期。現在的消費者習慣每天給他們的智能手機充電一次，但是對于可穿戴設備，消費者期望充電周期是每周一次或更長時間，理想狀態下，應達到每個月充電一次。事實上，電池容量減少和充電周期縮短意味著，我們期望智能手表的可用電量僅為智能手機的五十分之一。通過芯片集成和高級封裝技術可滿足對小型尺寸的需求。飛思卡爾KinetisCortex-M系列內核集成了存儲器、USB等外設，以及觸摸傳感和模擬組件，以減少整體系統的尺寸。KinetisMCU提供多種封裝，包括晶圓級芯片封裝（WLCSP），在最小的尺寸中提供最大的性能。

　　功耗

　　基于Android的可穿戴設備有硬件系統要求，限制了微控制器一些功能的使用。對于這些設備，設計人員需要的處理器要能夠支持存儲器可視化等功能、圖形支持，并增加CPU帶寬。調整基于Cortex-A的處理器（例如i.MX應用處理器）使之適應可穿戴設備的低功耗需求至關重要。比傳統的手機處理器更低的時鐘速率（例如500MHz對1GHz），可實現最佳的功耗/性能平衡，能夠根據應用來優化裝置的核心配置（例如更小的緩沖存儲器和低功耗處理節點）。

　　查看智能手表的使用情況時，我們知道80%的時間里它都處于睡眠模式，僅僅監測捕獲環境數據的傳感器，偶爾刷新顯示屏。用戶查看屏幕獲取更新數據而不是像其與智能手機那樣互動，用戶與智能手表的交互通常較低。

　　用戶體驗

　　可穿戴設備的可用性高度依賴人與設備交互的方式，而交互界面決定了用戶體驗的階段。要提供這種體驗，需要考慮的設計要素包括：顯示或無顯示，連接類型、充電方法和頻率，以及整體風格。

　　實現這些考慮要素的一個重要環節是軟件。設備應運行哪類操作系統？Android或Linux等完整的操作系統增強了圖形功能，提供了更廣泛的連接選項和更簡單的可擴展性，從而可提供更多功能。然而，這些功能還會影響規格、電池壽命和成本，因為它們需要應用處理器級的設備來實現。實時操作系統能夠在更小的規格中實現，充分利用帶有嵌入式存儲器的微控制器來減小尺寸，延長電池壽命，并降低成本。要在圖形處理能力、整體性能和未來功能支持選項之間進行權衡?？纱┐髟O備開發人員在決定最終產品的架構之前需要詢問許多問題并進行權衡分析。

　　支持創新者

　　進入可穿戴參考平臺，簡稱WaRP。該參考平臺采用混合方法推動可穿戴設備設計，幫助解決這些規格和功耗設計挑戰。通過加速和簡化開發，開發人員能夠專注于打造差異化的特性，并加快從原型到最終產品的過程。

　　該平臺包含一個主板和示例子板，能夠針對不同的使用模式添加額外的子板。該混合架構將基于Cortex-M內核的KinetisKL 16 MCU與基于Cortex-A內核的i.MX6 SoloLite應用處理器相結合。這樣，MCU能夠管理傳感器數據，而應用處理器能夠在省電模式下待機，從而實現省電和延長電池使用壽命的目的。KinetisMCU還被用作無線充電微控制器。WaRPboard中的所有組件都根據低功耗、小規格和成本等標準進行選擇。

　　帶標準子板的可穿戴參考平臺（WaRP）

　　WaRPboard是可穿戴市場各大擁有先進技術和豐富經驗的公司之間開展合作所產生的成果。飛思卡爾作為支持技術提供商，為WaRPboard提供微控制器、應用處理器、傳感器和無線充電技術。幾家其他公司提供硬件和軟件開發以及制造專業知識。WaRP上采用標準的AndroidSDK方法來進行實施，讓軟件開發人員能夠更簡便、更快速地運行他們的應用。

　　WaRPboard.org是一個非營利性、以社區為主體的組織，提供WaRP服務和支持。該解決方案的硬件和軟件將是開源的，并由社區推動，因此當與開源資源配套使用時無需封閉的開發工具或許可費。

　　WaRPboard具有緊湊的設計、優化的電池壽命和電池管理、可擴展的架構、可產品化的設計，以及基于開源和社區的創新，這些優勢使可穿戴設備設計人員自然而然地首先選擇WaRPboard。

　　總結

　　可穿戴設備的未來潛力無限。如果能將移動技術與以個人用戶為中心的體驗相結合，就將最終打開這個令人興奮且快速發展的市場。無論您使用可穿戴設備來監測健身活動，獲得情境感知告警和提醒，還是監測您的健康狀況，可穿戴技術都潛力無限。

　　如本文所述，能將超低功耗設計與一直開啟、一直連接的功能相結合是一個關鍵要求。延長可穿戴設備的電池壽命，減少充電需求，并盡量縮小其規格使其體積小巧、不突兀是目前業界面臨的主要設計挑戰。

　　ARM和飛思卡爾正在攜手滿足這些市場需求，共同推動可穿戴技術革命。ARMCortex32位內核能夠滿足可穿戴領域“眾口難調”的需求，帶來無與倫比的、廣泛的開發人員生態合作體系，這是推動創新的一個重要環節。飛思卡爾KinetisMCU和i.MX應用處理器是滿足可穿戴市場需求的理想選擇，現已有許多精彩設計應運而生。

　　可以肯定的是，可穿戴設計領域將涌現出許多令人興奮的創新，ARM和飛思卡爾正在孜孜不倦地合作，旨在實現更多、更新的可穿戴設備。