发布于：2014/6/13 0:00:00 | 410 次阅读
可穿戴设备有望成为下一波热门应用市场，相对于智能手机、平板电脑等智能设备，可穿戴因其“贴身”特性，拥有更多的应用可能，越来越多的半导体厂商专注于这个领域。更小体积以及融合(Sensor Hub)传感器、易于上手的开发平台、低功耗的无线连接技术将是可穿戴设备的必备条件。现阶段的可穿戴设备主要集中于运动健身及医疗健康领域，同时，更多还是定位为智能手机的“通知中心”，由于缺乏杀手级应用，可穿戴设备还属于小众产品，今后的可穿戴设备有望在宠物、车载应用、婴幼儿看护等领域发挥作用，外观也将更加时尚，另外，还会跳过智能手机直接跟云端或者后台连接，成为更加独立的设备。
市场已准备好
可穿戴设备有望成为另一个每年10亿的市场。根据ABI的调查报告，医疗健康类的可穿戴设备出货量在2013年达到了1300万，预计2014年该领域可穿戴设备出货量将突破2200万，2015年突破3400万，而健康运动类可穿戴设备预计2014年达到4200万，在2015年突破5700万。2014年将是可穿戴设备关键的一年。
处于先行者地位的众多产品，正在可穿戴市场中摸索前行，包括累计出货30万支的Pepple，50-80万支的三星Gear，两代各10万的Sony Smart Watch以及包括Nike Fuel Band、Fitbit和Jawbone等腕带类产品都已颇具规模。另外，谷歌公司针对可穿戴市场在今年三月份推出了“Android Wear” 移动操作系统，该系统是基于Google Now 谷歌语音识别技术而特别定制的。另外，随着物联网体系、市场及技术的不断成熟，可穿戴的生态系统日趋完整，为今后的发展壮大打好了基础。
可穿戴的设计挑战
可穿戴设备在设计技术上面临着许多挑战，包括低功耗设计、显示技术、外观设计(尺寸及外形时尚度)、充电和易用性等方面。其中，低功耗设计首当其冲。包括电池技术，操作系统，处理器效率以及软硬件协调优化等都是降低功耗需要考虑的因素。
低功耗设计
TI中国无线连接解决方案的业务拓展经理姜辉指出，低功耗设计从系统整体来讲会牵涉到射频，处理器以及电源管理的开发。当中的每个环节都应尽可能多的考虑低功耗的需求。首先在射频部分，需要根据产品的定义选择合适的无线连接技术来降低功耗，其次在选定无线技术之后(比如BLE),优化射频方案的设计以达到合理的功耗，比如TI的CC2540/2541具有多种工作模式以及参考设计，非常便于开发者针对可穿戴应用的开发。在处理器部分，TI的MSP430全系列超低功耗MCU无疑可以为开发者提供更多选择。另外，合理的电源设计也可以大大降低功耗。
TI中国无线连接解决方案的业务拓展经理姜辉
针对可穿戴设备需要长时间待机的特性，高通也选择了它的中低端处理器MSM 8x26系列作为可穿戴设计的主要参考平台，并且在其本就以低功耗著称的架构基础上又做了优化，进一步增强了低功耗设计。另外，其显示技术Mirasol相比LCD及OLED显示技术，拥有更低的功耗。采用了这种技术的显示屏只有在像素颜色需要改变时才需要消耗电力，所以它的功耗极低，可以长时间保持always-on的状态，适合用在智能手表等应用上。高通自己的智能手表产品Toq即是其用于可穿戴设备技术的一个集中展示，同时，也为致力于低功耗设计的可穿戴设备提供了一个很好的参考: 7天的待机时间、always-on的显示屏、无线充电技术及低功耗处理器。
北京君正集成电路副总经理冼永辉表示，可穿戴式的低功耗设计是个很系统的工程，要兼顾元器件的体积和功耗，当然，最的是采用超低功耗设计的处理器，在处理器方面，北京君正自主创新的设计了XBurst微体系架构，它在流水线设计中引入了创新元素，使得处理器能够在极低的功耗下告诉发送执行指令。君正推出基于XBurst的架构设计的Newton平台，在低功耗方面做到了可极低，待机功耗达到4mW，运行功耗小于80mW，运行功耗260mW。
相比于处理器厂商，终端设备厂商会综合多个方面来完成低功耗设计。“在代智能手表Geak Watch中，我们在硬件方面会兼顾各个部件的功耗水平，比如AP的待机电流小于1mA，使用BLE作为通讯协议，使用电子墨水屏幕，”果壳电子产品经理许鹏说，“另外，我们也将软件与硬件相互配合，做好节电优化”。
钜景科技总经理戴昌台指出，以智能眼镜内部使用的设计而言，大部份器件与智能手机相似，但因智眼镜的尺寸上又更注重轻便性及舒适性，因此对器件的整合度及性能的要求会更高。例如，微投影显示技术在移动设备上并非必需功能，并未获得大量的应用，但在智能眼镜上却获得突破性的发展；传感器在智能眼镜上可以发挥更多样的用途，提供更贴近生活的服务，例如即时速度记录、位置信息的传输、屏幕的高光自动调节等。就相机来讲，移动设备只能单纯拍照，而在智能眼镜上可以实现即时影像的互动。
钜景科技总经理戴昌台
“另外，当前的穿戴式设备仍是透过手机接入互联网，而未来真正智能型的眼镜可以取代手机，成为能独立运作的真正的智能眼镜。”他补充说。
Sensor Hub
作为贴身数据的捕捉者，传感器是可穿戴设备中的重要器件。受限于尺寸，近些年来兴起的传感器融合(Sensor Hub)将在可穿戴设备上大有作为，另外，Sensor Hub可以集中处理传感器数据，然后一并向主处理器汇报，也能减轻整个器件的功耗负担。
姜辉表示，Sensor Hub负责将来自传感器的各种信号(比如加速度，压力等)进行实时处理，对于可穿戴设备来说，除了能提高感测和实时性之外，还能大幅降低系统功耗。基于MSP430的sensor hub方案有着非常广泛的应用。
冼永辉则指出，目前的可穿戴设备上集合着多种传感器，比如，9轴MEMS传感器、压力传感器、温湿度传感器、心电传感器等，这些传感器都是需要处于长开的状态，才能实现其监测功能。而如果每次操作这些传感器都需要通过处理器来控制的话，长期频繁的操作，使得耗电会非常严重，Sensor Hub能够既保证传感器的长开，获取、整合并处理不同传感器的数据，又能够做到节省电力，提高性能。
博通在巴塞罗那通讯展(MWC 2014)上，展出了其支持GNSS(卫星导航系统)的SoC芯片。该芯片除了具备Sensor Hub的功能之外，还储存了未来7天的星历资料，可以减少卫星搜寻及位置计算时间，实现三四秒内定为，也主要针对可穿戴设备的定位应用。
传感器制造商盛思锐(Sensirion)大中华区总经理李锦华表示，可穿戴设备充满了无限可能。依据我们的经验及客户的反映，温湿度传感器在可穿戴设备中大有可为，未来用于可穿戴设备的温湿度传感器尺寸需要非常小，而盛思锐现在已经做出了非常小的传感器。我们的温湿度传感器 SHTC1的尺寸是2×2×0.8毫米，并且拥有相当高的和很低的功耗。下一代的SHTW1不仅尺寸会更小（1.3×0.7×0.5毫米），而且还保持了高和低功耗的特性。盛思锐做了多个测量温湿度的样品方案，用于测量温湿度，还可以与移动设备上的专用app通过蓝牙相连接，提供温湿度数据，并告诉用户所处的环境是否舒适。
盛思锐的样品方案
穿戴式设备除了要做好低功耗设计之外，还要兼具时尚性，为此，厂商们在产品设计上做了许多新颖的尝试，其中不乏的产品。Misfit Shine即是其中一例，它仅用12个LED灯来显示所有信息，包括时间、开始睡眠、任务设定及当前任务完成情况等。它不用充电，其内置的纽扣电池可以支持3个月的使用时间。整个产品看起来非常时尚，极具未来科技感。而其他受欢迎的产品，包括Nike Fuel Band、Fitbit和Jawbone等都有着炫酷的外观，深受消费者喜爱。另外，可穿戴设备的充电方式如果还沿用智能设备的USB充电方式，将严重影响用户体验。所以，包括无线充电、能量收集等方式将是可穿戴设备的理想选择。
拥有更多应用可能
值得注意的是，穿戴类目前受欢迎的产品主要集中在中低端拥有简单功能的数据监测追踪类产品，拥有更功能的智能手表及智能眼镜目前的规模依然不大，这受制于包括待机功耗、价格及市场接受度等诸多方面的影响。就整体市场而言，缺乏杀手级应用和数据监测不准确是可穿戴没能大规模流行的主要原因。可穿戴能否发展为下一个10亿市场，还得看有没有更好的应用。
可穿戴设备因其贴身特性，与其他智能电子设备有明显区别，为其提供了更多创新可能。许鹏说：“可穿戴设备可作为时间管理应用类产品，可以随时提醒用户的日程安排，管理好自己的时间；还可以用作支付类产品，用于用户口令管理。果壳的产品里就有一个app：佩戴我们的智能手表晃动手臂，就可以做PPT的翻页。另外，也可以设计这样一个有趣的应用--用户佩戴智能手表挥拳之后，由手表告诉你这一拳的威力(能够打破玻璃，击碎砖块等)，也可以将数据分享到社交网络与朋友互动。”
果壳电子智能手表的应用市场及高通的Toq都向开发者开放了SDK，致力于发展出更多元化的应用。
姜辉指出，可穿戴设备要吸引客户，就要做到“可穿戴”和“附加值”并重。首先在“可穿戴”方面，需要考虑到用户的穿戴体验和习惯，并且要有友好的操作界面以及尽可能长的待机时间。“附加值”则是将“智能可穿戴”产品和普通穿戴产品区分的重要部分，比如提供医疗健康的实时监控和分析。
可穿戴产品需要更好地抓住用户。Nordic Semiconductor亚洲销售与营销总监Steel Ytterdal表示，在定义上，可穿戴设备必须轻巧而且不显眼，这限制了电池的大小和容量；而另一方面，消费者也要求不需要经常更换电池或充电。在这些条件下，可以提供足够的计算能力、并使用小型电池运行的现代微型节能芯片，这是可穿戴设备的背后的关键技术。其次，为了发挥全部能力，可穿戴设备需要与智能移动设备进行无线连接，从而使可穿戴产品可以利用智能手机的强大计算能力。这种无线连接将允许产品设计人员推出“无线配件”(appcessories)，即实现其用途的可穿戴附件，将数据发送到运行在智能手机上的app上，以进行分析、展示并通过社交网络共享。
Nordic Semiconductor亚洲销售与营销总监 Steel Ytterdal
未来的可穿戴设备应该“戴着像没戴一样”，另外，需要保持长时间的连接，包括与智能设备的连接和互联网的连接。随着处理器芯片体积越来越小，传感器种类越来越多，使得日常的设备包括衣服、鞋等都可以产生数据，把这些数据有着巨大的价值，另外，大数据的发展推动了数据分析的进步，这使得可穿戴等技术在未来拥有无限可能性。Intel的实验室里有着多种多样的方案，包括婴儿监护仪，即是一块婴儿身上戴着的蓝色饰品，它无毒可咀嚼，能够通过传感器监测婴儿的生理信息，将发生的变化以颜色变化的信息呈现出来。另外，还有可以监测佩戴者饮食习惯的假牙(假牙里装有传感器)，可以通过监测汗液来判断运动是否过量，通过颜色的变化以告知用户的T恤等。
戴昌台表示，要让消费者能流畅地操作穿戴式设备，产品设计的就是要达到化的软硬结合。以智能眼镜为例，要让使用者愿意长时间佩戴，在硬件的设计上就要满足尺寸的小型化及轻巧性，让使用者不会因设备的重量而造成贴身配戴时的负担。因此，采用SiP(System in Package)系统微型化整合的设计，能在有限的眼镜空间中，整合比手机还要多的功能元件，同时能兼顾产品的尺寸及功能。例如，钜景的智能眼镜即是以五合一SiP系统芯片为设计，在14x14mm的微型尺寸上共整合了1颗应用处理器、2颗DDR3及2颗NAND，在优化系统板尺寸后，就能提供更多的空间以增加其它需求的功能。
智能眼镜方案
“透过轻薄短小的穿戴优势，能大幅提升设备的使用率，然后提供符合设备使用者的界面及整合适合穿戴设备架构的软件应用后，更能让穿戴设备融入日常生活并为智能化的生活而运作。以智能眼镜上所搭载的摄像头为例，在眼镜平台上装载增值软件就能实现信息的互动。例如，当智能眼镜用于购物时，透过摄像头对目标物品进行辨识，能提供商品相关的安全信息；而在旅游时，能在眼镜的微投影显示屏幕上提供旅游建筑物的相关介绍，从而提供导览服务。”他补充道。
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