如何用MCU设计可穿戴电子产品

Allevi

“可穿戴”设备是指人体可穿戴的微型电子产品，通常与现有配饰（如手表）集成或者取而代之。在物联网技术的支持下，该细分市场正迅猛发展，因此对于更小型化、更直观的设备的需求也在快速提升。目前，智能手表、智能眼镜以及体育与健身活动跟踪器等体现出这一发展趋势。除了消费类市场之外，医疗行业也对身体状况与功能的监控设备有着更高的需求。

可穿戴设备中最重要的电子组件就是微控制器（mcu）。由于这些MCU不但需要尺寸小，而且还需要执行更多功能，因此，集成成为了另一大要素。我们将会在本文中探讨可穿戴电子系统的不同需求、如何根据有关需求细分市场、典型可穿戴设备中的不同组件和MCU如何满足相关需求。

可穿戴设备的需求
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美观：可穿戴设备需要时尚漂亮，而且需要能够搭配当前的时尚配饰，如装饰品、手表、眼镜等。美观非常重要，以至于英特尔等半导体巨头都在同时尚行业携手打造时尚设备。
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电容式触摸感应技术是提高美感的关键技术。电容式用户界面需要支持各种外形（包括曲面）、能够防液体，以及支持厚的覆盖层感应等。赛普拉斯的CapSense和TrueTouch技术使此类需求变得切实可行。
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尺寸：如前所述，这种器件必须做到尺寸小，以便轻松集成到可穿戴设备。不过与此同时，设备还应当在相同空间集成更多功能。片上系统（SoC）和芯片级封装（CSP）等技术有助于缩小尺寸。例如，赛普拉斯可以提供采用WLCSP等多种封装选项的可编程片上系统（PSoC）器件。

防水：可穿戴设备会被用户带到任何地方。因此，关键是这些设备的设计能够抵抗环境条件，如水滴、湿气、汗液等。
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! R! q: G% c. C( p  d! H, o: u功耗：由于可穿戴设备是由电池供电，因此降低其功耗存在特殊挑战。由于可穿戴设备大部分是监控设备，与其它移动设备不同的是，它需要始终打开并且保持连接。例如，智能手表需要始终显示时间，并通过蓝牙等无线方式连接到手机，以便接收提醒；计步器需要一直计算步数并向手机应用报告；同样，心率监控器需要一直提供监控和报告。不过由于设备需要降低整体尺寸，因此会从内在限制电池容量。

这些设备需要以超低功率运行，以延长电池使用寿命。此项需求对MCU与固件算法提出了特殊要求。32位ARM架构是可穿戴设备常用的CPU技术，因为它能提供最佳性能与高能效。另外可设计采用ANT+、低功耗蓝牙（BLE）等无线技术实现低功耗。
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无线通信：无线连接对于可穿戴设备而言非常重要，因为后者需要与一个或多个设备进行交互。根据类型和所提供的功能，此类设备需要支持不同的无线协议，如Wi-Fi、ANT+、BLE、基于IEEE 802.15.4的专有协议等。一些设备需要支持多种协议。例如某种腕表采用专有无线协议与心率监控胸带通信，同时采用BLE与手机中的跑步应用进行通信。
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