MCU、传感器、无线连接，为可穿戴设备提供最全面解决方案

时间： 2019-07-11 来源：Silicon Labs

技术问答

2015年对于中国的可穿戴市场来说是意义重大的一年，这一年出现了所谓“爆品”，即单品销量超过百万的智能手环。从处理器到显示器，可穿戴供应链也在飞速成熟，越来越多的供应商开始针对可穿戴设备单独开发产品线。

可穿戴设备细分化，医疗健康成最主要应用

据Berg Insights预测，可穿戴设备市场年均出货量将在2019年前达到1.7亿。随着物联网（IoT）的持续发展，可穿戴电子产品所能提供的价值也逐步增加。在可穿戴设备发展初期，智能手表是其代表性产品。此类产品不仅能够显示时间，还可以与用户周围的环境进行交互。医疗、健康领域成为可穿戴设备瞄准的首批市场，通过加速度和生物传感器，这些设备能够分析用户的运动和健康状况。

苹果的Apple watch成为代表性产品，这类产品通常能够运行操作系统，但需要强大的处理能力和电池续航能力，并且每天都需要充电。然而可穿戴厂商逐渐发现，消费者需要的是根据不同的差异化需求提供定制化的产品和服务。因此不带显示屏的运动跟踪器或腕带开始成为主流产品，此类产品的优点在于成本低、易于使用，并且电池续航时间非常长。

SILICON LABS物联网无线产品营销总监Greg Fyke表示，伴随着在固态传感器、低功耗微控制器和无线SoC领域内的持续创新，尽管可穿戴设备的外形和大小没有发生太多变化，但是其计算能力和网络连接能力正在大大加强。“穿戴式装置应用还是局限于个人自身的使用，因此使用者的新鲜感易于衰退，以致有些言论担忧穿戴式装置未来的发展性。”Greg Fyke表示，未来穿戴式装置的需求功能只会有增无减，他认为未来的重点发展方向将是医疗监控领域，以及安全、移动支付和社交网络领域。“以往患者的身体检查数据只能短暂采集，但是穿戴式装置将可长时间采集更具参考性的数据来供医疗人员做出更有利的判断分析。”

针对这些领域，Silicon Labs提供超低功耗MCU、生物计量传感器、光学和环境传感器以及无线连接解决方案，可应用于诸如Fitbit和Misfit等公司生产的健康跟踪器，以及像麦哲伦（Magellan）智能运动手表和英特尔（Intel）的Basis Peak手表等智能手表中。

Greg Fyke认为，一款成功的产品必须在价格、性能、功能、电池寿命以及吸引人的外观、感觉和表现等方面提供完美的组合，一项成功的可穿戴设计需要聚焦在它要产生的“用户体验”上，这些体验包括外观、感觉和与最终用户的交互。

MCU如何适应可穿戴设备的低功耗需求？

Greg Fyke表示，在可穿戴产品设计中，工程师必须考虑三个关键因素：各种操作模式下的功耗（节能）、从匹配电路到天线之间的适当RF设计，以及设计中器件的集成度。

Greg Fyke表示，MCU是任何嵌入式设计中的一个关键器件。对于可穿戴应用来说，选择低功耗、性能卓越的微控制器是关键。“ARM Cortex-M系列已跃居为一种领先的低功耗处理平台。Cortex-M0+是一种两级流水线架构，通过平衡一些性能效率来实现更低的工作模式电流消耗。Cortex-M3和M4则提供一种三级流水线架构，以及功耗和性能之间的良好平衡。M4处理器的单精度浮点单元和数字信号处理器（DSP）扩展可以极大地为软件算法缩短完成时间并降低能耗，如卡尔曼滤波这种用来从嘈杂的传感器数据中提取信息的算法。而智能手表则需要更先进的处理器，如M7或专用内核，它们通过平衡一些功效来实现更高的处理能力和更高带宽的内存接口。”

Greg Fyke表示，市场上可用的MCU可为长电池续航时间提供许多种低功耗优化措施。Silicon Labs为其基于ARM架构的EFM32 MCU定义了5种能耗模式：EM0（活动/运行）、EM1（休眠）、EM2（深度休眠）、EM3（停止）和EM4（关闭）。这5种模式使得设计人员能够灵活地决策和优化系统的整体功耗。

据介绍，Silicon Labs的节能型32位EFM32 Gecko MCU 已被广泛地部署于可穿戴应用中。“我们也为可穿戴设备提供领先同侪的光学和生物计量传感器。随着我们最近收购了芬兰Bluetooth创新厂商Bluegiga，我们现在可以为很多需要Bluetooth连接的可穿戴应用提供理想的低功耗Bluetooth Smart模组、无线SoC和软件协议栈。”

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