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如何用MCU设计可穿戴电子产品

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    [LV.1]初来乍到

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    发表于 2018-10-10 15:36 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

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    “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。

    + I! O- |/ f  t! R5 P9 O( }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。  E# f! R5 W4 u  w
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    可穿戴设备的需求, G2 E' @8 X' P. S+ m: D. V  y+ \1 Y
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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。! I' q- w) k, H$ R; M, [

    7 I- W$ ^, D  r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。  a' Y$ m/ T$ p( g4 U4 f: k( [
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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。
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    1 f' x, ~1 c) r* {: S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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    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。4 x0 W+ F% k- n2 f

    * V& ^# X+ I" s; f2 z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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