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- 可穿戴設(shè)備中的低功耗氣壓傳感器
- 來源：賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2014/3/21
有人說，在科技博客這個圈子里，可穿戴設(shè)備是個讓人聽了想睡覺的詞。嘰嘰喳喳吵了至少一年了，2014年或?qū)⒊蔀榭纱┐髟O(shè)備的突破年，在今年的CES上也有眾多的可穿戴設(shè)備展出。雖然業(yè)界大佬不爭相涌入這一市場就如同與行業(yè)脫節(jié)一樣，但問題是沒有哪款設(shè)備能夠說服多數(shù)人把它“戴”在身上。除了“體驗”這種虛無飄渺的說辭之外，技術(shù)上或許還要從長計議。
難關(guān)：尚需攻克
實現(xiàn)盡可能低的系統(tǒng)功耗是可穿戴設(shè)備主要技術(shù)挑戰(zhàn)，同時也需要使用創(chuàng)新的算法和傳感器。
目前可穿戴設(shè)備基本上通過各種傳感器進行相關(guān)指標(biāo)的測量，以MCU或AP作為主控，外加傳統(tǒng)藍(lán)牙、低功耗藍(lán)牙或NFC等技術(shù)進行無線通信。雖然這些技術(shù)分別相對成熟，但組合在一起適應(yīng)可穿戴設(shè)備的需求還遠(yuǎn)不像“搭積木”那么簡單。
從技術(shù)層面上看主要面臨兩大難點：一是可穿戴設(shè)備是用電池供電的，需要較長的待機和使用時間，實現(xiàn)盡可能低的系統(tǒng)功耗是主要技術(shù)挑戰(zhàn)。二是要實現(xiàn)體征數(shù)據(jù)的測量比如心跳等，需要使用創(chuàng)新的算法和傳感器，這對開發(fā)人員而言是全新的領(lǐng)域。
功耗、電池壽命以及傳感器都是阻礙可穿戴設(shè)備市場發(fā)展的因素，在將來這些領(lǐng)域會持續(xù)成為創(chuàng)新焦點。小巧以及便于攜帶是可穿戴設(shè)備的重要特性，來自功耗的挑戰(zhàn)令人關(guān)注。
而讓可穿戴設(shè)備“借力打力”更是兩全其美的選擇。據(jù)分析，可充分利用現(xiàn)有的智能手機和平板電腦的強大處理能力來處理可穿戴設(shè)備收集到的數(shù)據(jù)，例如生命體征、運動指標(biāo)或睡眠質(zhì)量等，這樣既能減少對于可穿戴設(shè)備處理能力的要求，同時降低了功耗，進而可穿戴設(shè)備的成本也會降低，消費者能以較低的價格購買。
無線技術(shù)：互為長短
現(xiàn)有的無線技術(shù)各有其優(yōu)缺點，業(yè)界目前仍然缺乏結(jié)合無線技術(shù)優(yōu)點同時克服其缺點的無線通信標(biāo)準(zhǔn)。
隨著可穿戴設(shè)備日趨流行，利用無線技術(shù)實現(xiàn)互聯(lián)將成為其潛力的關(guān)鍵所在。在各有所長的無線連接技術(shù)中，究竟誰能勝出?
相關(guān)專業(yè)人員表示，低功耗藍(lán)牙被視為在可穿戴產(chǎn)品中最理想的低功耗、點對點無線連接解決方案，可應(yīng)用于與智能手機連接的健身追蹤器、智能手表中。由于低功耗的需求，到目前為止還是藍(lán)牙比較適合可穿戴設(shè)備。另外人員也表示，目前藍(lán)牙和Wi-Fi都有應(yīng)用，由于連接的便捷性和低功耗，所以更看好藍(lán)牙特別是低功耗藍(lán)牙(BLE)技術(shù)在未來的應(yīng)用。
傳感器：風(fēng)頭猶勁
未來移動醫(yī)療會逐步集成到可穿戴設(shè)備中，越來越多的生物以及光傳感器會加入到可穿戴設(shè)備中，實現(xiàn)健康指標(biāo)的測試。
在可穿戴設(shè)備層面，傳感器絕對是“大頭”。目前市面上比較多的傳感器包括加速度傳感器、陀螺儀、磁力計、氣壓計以及溫濕度計，利用這些傳感器可以完成各種運動識別以及手勢識別，幫助消費者實現(xiàn)健康應(yīng)用。他進一步指出，未來移動醫(yī)療會逐步集成到可穿戴設(shè)備中，越來越多的生物以及光傳感器會加入到可穿戴設(shè)備中，實現(xiàn)例如血壓、血氧、心率等健康指標(biāo)的測試。
而隨著可穿戴醫(yī)療設(shè)備的發(fā)展，那些能夠?qū)崿F(xiàn)醫(yī)療指標(biāo)(如溫度、血糖等)監(jiān)測及健康監(jiān)控的傳感器將具備廣闊發(fā)展空間。，目前對于MEM類動作和位置傳感器的需求占據(jù)著主導(dǎo)地位，環(huán)境傳感器和生物傳感器在這一市場關(guān)鍵增長領(lǐng)域具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?br/>
無線連接技術(shù)推動新應(yīng)用開發(fā)
從應(yīng)用來看，智能手表和緊湊型無線傳感器采用藍(lán)牙v4.0(最近升級為藍(lán)牙v4.1)提供無線連接，是目前在可穿戴設(shè)備技術(shù)中極具代表性的。同時，它們能夠利用ANT+ULP無線技術(shù)(這是藍(lán)牙低功耗技術(shù)的競爭技術(shù)，用于無線傳感器)。無論是藍(lán)牙或ANT技術(shù)，可穿戴設(shè)備和移動設(shè)備之間的連接性將會推動大量新應(yīng)用的開發(fā)。原生支持藍(lán)牙v4.0，并且在iOS、Windows 8或Android操作系統(tǒng)下運行的藍(lán)牙智能Ready設(shè)備現(xiàn)已廣泛使用，這些設(shè)備能與智能手表無縫配對，讓用戶閱讀文本、查看來電者，甚至可使用智能手機上的應(yīng)用程序。
要考慮數(shù)據(jù)安全性
可穿戴設(shè)備的數(shù)據(jù)需要在云端進行分析，開發(fā)者需要跟云端服務(wù)器提供商結(jié)合起來。目前越來越多的云端服務(wù)器提供商以及互聯(lián)網(wǎng)商也加入到可穿戴設(shè)備的開發(fā)中來，通過提供硬件來獲取客戶的基本數(shù)據(jù)，進行后端數(shù)據(jù)庫的建立，這些數(shù)據(jù)的安全性是互聯(lián)網(wǎng)公司需要考慮的問題。
意法半導(dǎo)體可以提供針對可穿戴設(shè)備需要的微控制器、傳感器、低功耗藍(lán)牙、電源管理芯片等模塊。通過跟業(yè)界主流廠家合作，成功將前沿技術(shù)與低功耗MCU相融合，并協(xié)助其完成整個生態(tài)系統(tǒng)的建立。ST可提供最適合可穿戴設(shè)備的低功耗MCU，比如STM32L系列，低功耗模式下開啟RTC，RAM數(shù)據(jù)保持最低僅需要800nA電流。
完整系統(tǒng)級方案助力設(shè)計
針對可穿戴式設(shè)備設(shè)計的兩大挑戰(zhàn)，TI的產(chǎn)品和方案具有以下兩方面的優(yōu)勢，可幫助客戶輕松實現(xiàn)可穿戴設(shè)備的設(shè)計：第一是完整和高集成度低功耗硬件平臺。一是TI的MSP430單片機是業(yè)界功耗最低、系列化最全的超低功耗單片機系列。我們提供超過400個MSP430型號，超過25種的封裝模式(最小實現(xiàn)2mm×2mm尺寸)，最大支持512KB Flash/64KB RAM，可覆蓋大部分可穿戴式設(shè)備MCU需要。二是CC2541低功耗藍(lán)牙方案和全面NFC產(chǎn)品線，實現(xiàn)低功耗無線連接。三是高集成度模擬前端。第二是完整系統(tǒng)級方案。目前TI開發(fā)的可穿戴式設(shè)備以及Health Hub方面的演示產(chǎn)品可以實現(xiàn)測量心率、血氧等功能，適用于保健、運動相關(guān)的領(lǐng)域。
NFC將起到關(guān)鍵作用
功耗、電池壽命、用于連接的超低功耗半導(dǎo)體以及傳感器都是阻礙可穿戴設(shè)備市場發(fā)展的因素。這些領(lǐng)域?qū)⒊蔀閯?chuàng)新的焦點。
由于其高級處理能力、低功耗和易用性，ARM內(nèi)核的微控制器似乎是可穿戴革命的核心，而且是可以使用的唯一核心。對于無線連接我們可見多個選擇，包括BTLE、Zigbee或其它網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)協(xié)議以及NFC。從低功耗通信和安全性方面看，我們認(rèn)為NFC將在可穿戴設(shè)備中起到關(guān)鍵作用。一般而言，連接性與應(yīng)用相關(guān)。但對于可穿戴設(shè)備實現(xiàn)安全互動而言，我們預(yù)見NFC和安全元件具有極大的潛力。目前，對于MEM類動作和位置傳感器的需求占據(jù)著主導(dǎo)地位。
致力于一站式方案
針對可穿戴設(shè)備，其業(yè)內(nèi)人員提供了多種解決方案。以智能手表(手環(huán))為例，可以提供業(yè)界頂級低功耗的MCU和藍(lán)牙低功耗(BLE)方案，配以在智能手機上已廣泛使用的MEMS傳感器，以紅外、可見光傳感器等。目前在業(yè)界已推出的品牌手表/手環(huán)中取得了非常好的應(yīng)用。
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