穿出個未來

本刊編輯 高珍

美國消費電子展CES 2014上的可穿戴設備著實火熱，其后召開的世界移動通信大會MWC 2014則讓我們感受到其熱度不減。隨著嵌入式技術更廣泛地應用于體積更小巧、功能更復雜、性能更強大的設備中，物聯網逐漸從一個遙遠的概念變為人們生活中觸手可及的存在。可穿戴設備成為這個巨型網絡的中心設備之一，為我們提供更多的服務。

潮流產品

索尼公司名為的Core的健身追蹤設備體積非常小，索尼打算把Core放到一系列的產品當中。Core所追蹤到的所有活動都會被同步到一款名叫LifeLog的安卓應用中，包含了傳統的健身追蹤功能，但更像是一部生活日記，可以追蹤你拍攝的圖片、一些特殊的時刻，以及其他的日常活動。索尼正在和其他硬件廠商合作，把Core的技術嵌入到其他產品當中。

如果PC真的消亡了，那么英特爾就讓桌椅板凳甚至喝水的杯子都變成PC。去年10月Intel推出了更適于物聯網的芯片模組Quark SoC X1000。在此基礎上，Intel利用該芯片推出了“一臺”像SD卡那么大的Edison微型電腦。這塊Edison芯片其實是一臺微型超級電腦，將它插入設備中能夠讓設備因為Edison而變得智能。同時，基于Edison可以開發各種應用，普通的水杯因為內置了Edison則升級為智能水杯，你可以下載各種應用升級水杯，例如測試溫度、感應環境變化等。

Edison有多強大？Intel CEO Brian Krzanich稱其性能達到了奔騰電腦級別。Edison由一枚雙核Quark SoC的芯片驅動，運行Linux系統，支持 Wi－Fi和藍牙連接。此外，Intel還為它專門準備了一個應用商店，將來還會增加特別版本的Wolfram的支持。

試想這樣的應用場景：嬰兒穿著一件Mimo連體衣，該連體衣上配有傳感器，可持續追蹤嬰兒體溫、呼吸、睡眠等信息，這些信息會被無線傳輸到Edison。Edison與父母手上的咖啡杯結合在一起。如果嬰兒狀態良好、一切無恙，Edison閃爍的就是綠色的笑臉，若是嬰兒有哪兒不適的話，Edison閃爍的就是紅臉了。

Mimo嬰兒智能連身衣還可以將寶寶的各種生理狀況通過網絡傳輸到父母的智能手機上，衣服上的小烏龜裝置就是能傳輸數據的感應器，與衣物連接，可以拆卸。

如今，越來越多的新奇物件進入我們的視線，像發亮的裙子、鍵盤褲子、傳感器智能服等。這些設備集成了傳感器乃至顯示屏，可以通過Wi－Fi或藍牙與其他設備和手機連接，接收來自其他智能設備的信息。科幻小說《三體》中未來地球人類的生活場景也許很快會就會在我們身邊實現。

例如巧克力制造商吉百利正在開發一種名為“吉百利歡樂外套（Cadbury Joy Jackets）”智能服裝。“歡樂外套”以Raspberry Pi小電腦為核心傳感器，當傳感器探測到巧克力氣味，外套上會有紫色的燈亮起，衣角會上翻，露出閃爍的小燈，還伴有音樂、彩色紙屑等。

吉百利此舉可能會帶來一種潮流，人們不再需要去Facebook、Twitter發布消息告訴別人自己的狀態，可穿戴設備會替用戶向所有人宣布諸如“我的血壓有點高”、“我今天心情沮喪”，甚至是“我將為人父母”之類的消息。

實現方案

可穿戴設備的功能主要是信息采集、顯示和操作，另外多具備電話功能。目前，其實現方案有以下幾種：

1.MCU＋Sensor＋BT方案，主要用于信息數據的采集、提醒，例如Jawbone Up、Fitbit Flex、咕咚智能手環等；

2.AP＋Sensor＋BT／WiFi＋Screen，具備信息采集、顯示、操作功能，需要配合手機使用，最典型的產品如Pebble智能手表；

3.AP＋Sensor＋BT／WiFi＋Screen＋GSM，在方案2的基礎上添加了接聽電話的功能，是一個獨立的智能終端設備，如已經上市的映趣inWatch手表等。

運動健身、休閑娛樂是當前可穿戴設備的主要應用領域，其次是智能開關、醫療健康、遠程控制等，再加上技術水平制約，MCU＋Sensor＋BT方案率先被用戶接受。采用AP的兩類方案依賴工藝、電池技術、操作系統的優化，以及CPU和光電器件等的發展，需要解決性能與低功耗的問題，并實現與智能手機相比差異化的設計。

廠商發力

近年來，半導體廠商紛紛將目光投向可穿戴設備。

意法半導體的STM32L低功耗微控制器，讓不顯眼的小巧設備具有強大且靈活的功能。

ADI擁有領先的MEMS技術、模擬混合信號處理芯片，繼續加大系統方案開發的投入力度，包括硬件平臺及相應軟件算法的開發，推出了一系列適合穿戴式醫療需求的半導體產品。

飛思卡爾微控制器提供高處理能力和低功耗的理想組合，提供有線和無線接口，包括USB、IEEE802.15.4和ZigBee技術的解決方案。此外，飛思卡爾提供各種傳感器產品，包括壓力和慣性傳感器，可以用于獲取物理參數。

美信（Maxim）試制出了嵌入多種傳感器、能夠測量生命體征數據的生命體征測量T恤，稱之為“Fit衫”。Fit衫利用內嵌的傳感器來測量心電圖、體溫及用戶活動量等。T恤中采用美信的多種IC。

為了開發創新的健身監控裝置，TI提出了一系列以創新方式提高整合度、降低功耗，并擁有智能連接的組件。同時，TI提出了全面性系統架構圖、選擇表和關鍵的設計工具，協助制造商加快創新。TI的HealthTech產品組合整合了大量TI的豐富資源。

Valencell開發出一種生理監測模塊并提供授權，包含一個傳感器模塊、一個數字信號處理（DSP）芯片、生物辨識固件與應用程序編程接口，讓OEM代工業者能將之整合至耳塞式耳機、臂帶或腕帶等可穿戴式運動與健身產品。該生物傳感器包含一個光學機械傳感器模塊，其中運用了DSP技術，能感測并計算用戶的心律、行走速度以及距離，以及燃燒的卡路里數與血氧信息，用戶通過智能型手機就能查詢。

技術瓶頸

目前，硬件技術和制造工藝是制約可穿戴設備發展的關鍵因素，主要體現在：

1.低功耗技術。過去10年中，CPU的功耗降低為不到最初的十分之一，但電池的微型化與高容量技術仍然欠缺。另外，到目前為止還沒有專門針對手表等穿戴式電子產品的操作系統，智能操作系統及其應用耗電量較大，硬件與軟件的協調工作功耗還要改進。

2.小型化設計。如何將眾多的功能放入極小的空間內，并保證性能穩定可靠？以智能眼鏡為例，在硬件設計部分，必須考慮無線通信模塊、應用處理器（AP）、存儲模塊、攝影鏡頭、微投影顯示器、感應器、麥克風等主要元件特性及整合方式，另外還需評估在系統板上整合元件以后的兼容性及整體效能。

3.可靠性與外觀工藝。這一點無需多說，用戶對可靠性和外觀的需求只會越來越高。

4.Sensor采集精準度。要將有效數據提煉后轉變成可用的用戶服務，要求Sensor采集的數據十分準確，特別是移動醫療和健康類產品。

關于未來

其實統觀現今如火如荼的可穿戴設備，大多并非最近的新玩意，只不過它們過去處于非聯網狀態，而且過去的十年里，消費電子行業的注意力都在手機上。如今，互聯網的創新日益艱難，數據的聚集亦呈現全球寡頭化態勢，因此，發掘互聯網終端新源頭，并將那些以往并不連接網絡的傳統設備在線化、智能化，就成為最簡單而直接的創新和盈利方式。

細分的消費需求催生多樣化的可穿戴設備，后者作為結點融入日漸具象的物聯網中。嵌入式技術不僅是可穿戴設備的必要組成，也是物聯網的核心基礎，在未來的科技發展舞臺上將扮演越來越重要的角色。