穿出个未来

本刊编辑 高珍

美国消费电子展CES 2014上的可穿戴设备着实火热，其后召开的世界移动通信大会MWC 2014则让我们感受到其热度不减。随着嵌入式技术更广泛地应用于体积更小巧、功能更复杂、性能更强大的设备中，物联网逐渐从一个遥远的概念变为人们生活中触手可及的存在。可穿戴设备成为这个巨型网络的中心设备之一，为我们提供更多的服务。

潮流产品

索尼公司名为的Core的健身追踪设备体积非常小，索尼打算把Core放到一系列的产品当中。Core所追踪到的所有活动都会被同步到一款名叫LifeLog的安卓应用中，包含了传统的健身追踪功能，但更像是一部生活日记，可以追踪你拍摄的图片、一些特殊的时刻，以及其他的日常活动。索尼正在和其他硬件厂商合作，把Core的技术嵌入到其他产品当中。

如果PC真的消亡了，那么英特尔就让桌椅板凳甚至喝水的杯子都变成PC。去年10月Intel推出了更适于物联网的芯片模组Quark SoC X1000。在此基础上，Intel利用该芯片推出了“一台”像SD卡那么大的Edison微型电脑。这块Edison芯片其实是一台微型超级电脑，将它插入设备中能够让设备因为Edison而变得智能。同时，基于Edison可以开发各种应用，普通的水杯因为内置了Edison则升级为智能水杯，你可以下载各种应用升级水杯，例如测试温度、感应环境变化等。

Edison有多强大？Intel CEO Brian Krzanich称其性能达到了奔腾电脑级别。Edison由一枚双核Quark SoC的芯片驱动，运行Linux系统，支持 Wi－Fi和蓝牙连接。此外，Intel还为它专门准备了一个应用商店，将来还会增加特别版本的Wolfram的支持。

试想这样的应用场景：婴儿穿着一件Mimo连体衣，该连体衣上配有传感器，可持续追踪婴儿体温、呼吸、睡眠等信息，这些信息会被无线传输到Edison。Edison与父母手上的咖啡杯结合在一起。如果婴儿状态良好、一切无恙，Edison闪烁的就是绿色的笑脸，若是婴儿有哪儿不适的话，Edison闪烁的就是红脸了。

Mimo婴儿智能连身衣还可以将宝宝的各种生理状况通过网络传输到父母的智能手机上，衣服上的小乌龟装置就是能传输数据的感应器，与衣物连接，可以拆卸。

如今，越来越多的新奇物件进入我们的视线，像发亮的裙子、键盘裤子、传感器智能服等。这些设备集成了传感器乃至显示屏，可以通过Wi－Fi或蓝牙与其他设备和手机连接，接收来自其他智能设备的信息。科幻小说《三体》中未来地球人类的生活场景也许很快会就会在我们身边实现。

例如巧克力制造商吉百利正在开发一种名为“吉百利欢乐外套（Cadbury Joy Jackets）”智能服装。“欢乐外套”以Raspberry Pi小电脑为核心传感器，当传感器探测到巧克力气味，外套上会有紫色的灯亮起，衣角会上翻，露出闪烁的小灯，还伴有音乐、彩色纸屑等。

吉百利此举可能会带来一种潮流，人们不再需要去Facebook、Twitter发布消息告诉别人自己的状态，可穿戴设备会替用户向所有人宣布诸如“我的血压有点高”、“我今天心情沮丧”，甚至是“我将为人父母”之类的消息。

实现方案

可穿戴设备的功能主要是信息采集、显示和操作，另外多具备电话功能。目前，其实现方案有以下几种：

1.MCU＋Sensor＋BT方案，主要用于信息数据的采集、提醒，例如Jawbone Up、Fitbit Flex、咕咚智能手环等；

2.AP＋Sensor＋BT／WiFi＋Screen，具备信息采集、显示、操作功能，需要配合手机使用，最典型的产品如Pebble智能手表；

3.AP＋Sensor＋BT／WiFi＋Screen＋GSM，在方案2的基础上添加了接听电话的功能，是一个独立的智能终端设备，如已经上市的映趣inWatch手表等。

运动健身、休闲娱乐是当前可穿戴设备的主要应用领域，其次是智能开关、医疗健康、远程控制等，再加上技术水平制约，MCU＋Sensor＋BT方案率先被用户接受。采用AP的两类方案依赖工艺、电池技术、操作系统的优化，以及CPU和光电器件等的发展，需要解决性能与低功耗的问题，并实现与智能手机相比差异化的设计。

厂商发力

近年来，半导体厂商纷纷将目光投向可穿戴设备。

意法半导体的STM32L低功耗微控制器，让不显眼的小巧设备具有强大且灵活的功能。

ADI拥有领先的MEMS技术、模拟混合信号处理芯片，继续加大系统方案开发的投入力度，包括硬件平台及相应软件算法的开发，推出了一系列适合穿戴式医疗需求的半导体产品。

飞思卡尔微控制器提供高处理能力和低功耗的理想组合，提供有线和无线接口，包括USB、IEEE802.15.4和ZigBee技术的解决方案。此外，飞思卡尔提供各种传感器产品，包括压力和惯性传感器，可以用于获取物理参数。

美信（Maxim）试制出了嵌入多种传感器、能够测量生命体征数据的生命体征测量T恤，称之为“Fit衫”。Fit衫利用内嵌的传感器来测量心电图、体温及用户活动量等。T恤中采用美信的多种IC。

为了开发创新的健身监控装置，TI提出了一系列以创新方式提高整合度、降低功耗，并拥有智能连接的组件。同时，TI提出了全面性系统架构图、选择表和关键的设计工具，协助制造商加快创新。TI的HealthTech产品组合整合了大量TI的丰富资源。

Valencell开发出一种生理监测模块并提供授权，包含一个传感器模块、一个数字信号处理（DSP）芯片、生物辨识固件与应用程序编程接口，让OEM代工业者能将之整合至耳塞式耳机、臂带或腕带等可穿戴式运动与健身产品。该生物传感器包含一个光学机械传感器模块，其中运用了DSP技术，能感测并计算用户的心律、行走速度以及距离，以及燃烧的卡路里数与血氧信息，用户通过智能型手机就能查询。

技术瓶颈

目前，硬件技术和制造工艺是制约可穿戴设备发展的关键因素，主要体现在：

1.低功耗技术。过去10年中，CPU的功耗降低为不到最初的十分之一，但电池的微型化与高容量技术仍然欠缺。另外，到目前为止还没有专门针对手表等穿戴式电子产品的操作系统，智能操作系统及其应用耗电量较大，硬件与软件的协调工作功耗还要改进。

2.小型化设计。如何将众多的功能放入极小的空间内，并保证性能稳定可靠？以智能眼镜为例，在硬件设计部分，必须考虑无线通信模块、应用处理器（AP）、存储模块、摄影镜头、微投影显示器、感应器、麦克风等主要元件特性及整合方式，另外还需评估在系统板上整合元件以后的兼容性及整体效能。

3.可靠性与外观工艺。这一点无需多说，用户对可靠性和外观的需求只会越来越高。

4.Sensor采集精准度。要将有效数据提炼后转变成可用的用户服务，要求Sensor采集的数据十分准确，特别是移动医疗和健康类产品。

关于未来

其实统观现今如火如荼的可穿戴设备，大多并非最近的新玩意，只不过它们过去处于非联网状态，而且过去的十年里，消费电子行业的注意力都在手机上。如今，互联网的创新日益艰难，数据的聚集亦呈现全球寡头化态势，因此，发掘互联网终端新源头，并将那些以往并不连接网络的传统设备在线化、智能化，就成为最简单而直接的创新和盈利方式。

细分的消费需求催生多样化的可穿戴设备，后者作为结点融入日渐具象的物联网中。嵌入式技术不仅是可穿戴设备的必要组成，也是物联网的核心基础，在未来的科技发展舞台上将扮演越来越重要的角色。