基于无线连接的智能手表可以进行交流和自我监督

产品如智能手表和智能眼镜正在激增，其中大部分提供各种级别的功能得益于多个传感器，低功耗的嵌入式处理器，直视或虚拟显示和无线通信链路（Wi-Fi或蓝牙）到连接到一个智能手机，主机系统，或因特网。尽管许多这些高度集成的系统提供所需的功能，他们往往是“笨重”，缺乏时尚配饰的风格魅力。这种情况正在开始改变，因为，如苹果，摩托罗拉，谷歌，三星，天美时，卵石公司等推出时尚智能手表（图1）。同样的关注风格也被应用到智能眼镜，以及手链，吊坠，甚至服装（从运动鞋到衬衫，甚至礼服），赋予产品时尚魅力。

图1：四个最新的智能手表都提供的功能的广泛组合。苹果IWATCH的三个版本（a）所示使用数码冠缩放和滚动屏幕上，而摩托罗拉360提供了一个圆形的脸和语音控制，以发送短信，设置提醒，查询天气，和问路（b）中。也不甘示弱，三星齿轮2配备了一个摄像头和一个红外线发射，可以作为一个遥控器，电视机和其他红外控制设备（C）。最后，天美时铁人三项一台GPS +定位于健身爱好者，其中包括用于跟踪GPS定位，如果事情应该不会错郊游，音乐播放器和触摸屏（D）的预设SOS消息。随着近期关注苹果囊括，当它发布的2014年9月召开的IWATCH的细节，许多其他公司，大部分已经开始提供第一代设备，正准备他们的第二代产品，将匹配在酒吧的苹果IWATCH设置。据发电机研究有限公司，市场研究公司在英国，有超过51的公司已经在提供智能手表，而且还附加公司计划进入市场。使得耐磨产品款式新颖，将有助于确保该产品将被磨损，因为很少人喜欢被嘲笑穿着那些缺乏视觉吸引力的产品。虽然这地方的负担在时尚界拿出具有视觉吸引力的情况下，它压迫更难的设计工程师创建占用最小的空间高度集成的子系统，从而使时装设计师更大的自由度。额外的设计挑战是共同的几乎任何便携式装置：减少电力消耗，以使内部的电池可以持续充电之间天或数周。另外，由于目标是有最终产品看上去光滑，即放置一个额外的挑战，以缩小该电池的尺寸，以降低系统散装，而在同一时间，保持能量的电池可提供一致的量。保持圆滑的外观，无线连接内置于诸如蓝牙智能（也称为蓝牙低能量，BTLE）和低功率无线网络接口设备是为可穿戴设备和任一之间传输数据的两个主要的连接智能手机，平板电脑或其他平台。这些无线接口省去了一个连接器和电缆，早期装置用来下载数据。无线充电系统也开始出现，从而消除了最后一个潜在连接器电缆连接的设备将需要。此外，主动功率管理算法和迂曲必须纳入功率节俭嵌入式处理器和传感器。此外，低功耗显示器（大多数带有触摸屏功能）的基础上的技术，如电子墨水，OLED或液晶显示器必须共同来减少功耗，同时提供各种各样的工作或游戏功能 - 电子邮件，预约时间表，位置信息，电话通知，心脏速率监测，体温，GPS定位，等等。

什么是在智能手表？

当您检查所有的智能手表，其基本的内部功能有些类似。该装置中的有源电路一般将包括一个低功耗的嵌入式处理器，无线通信接口（BT智能，例如），各种传感器（运动，压力，温度），电池供电的电路，而一些类型的显示器，常与触摸屏能力（图2）。当然，选择用于可佩戴装置的各部分的组分将根据所需的性能和该设备被设计为提供功能性而变化。

图2：一个典型的智能手表需要高集成度。在这个系统图，基本上有五个主要的功能 - 在运行的应用程序代码的嵌入式处理器，无线接口，例如蓝牙智能或Wi-Fi，一个或多个传感器（陀螺仪，加速计，温度等）来收集数据，显示器（一般彩色LCD或AMOLED），以及电源管理支持的电池。作为一个例子，让我们来看看用户自定义的卵石电子纸手表（图3），它连接到iPhone和Android智能手机使用蓝牙，提醒用户用无声振动来电，电子邮件和消息。

图3：卵石电子手表允许用户从电子邮件，短信，来电大头贴，日历和其他应用程序查看通知。它可以让佩戴者下载观看面向以适应他/她的风格和兴趣。下面关键内部部件进行了讨论。发布报告1显示，卵石手表的主板提供了一个松下的RF模块，为其提供蓝牙和蓝牙低功耗（BLE）的功能。松下提供了两个蓝牙低功耗模块系列从Digi-Key，单模PAN1720是蓝牙智能设备和双模家族是蓝牙智能就绪。在卵石，松下蓝牙低功耗模块是由德州仪器CC2564蓝牙控制器供电。基于TI的第七代蓝牙核心，CC256x解决方案支持蓝牙4.0双模式单芯片（BR / EDR / LE）协议。 TI为开发人员提供一个免版税软件的蓝牙堆栈预集成与TI的MSP430和ARM？皮质？-M3和Cortex-M4微控制器。值得注意的主板上的其他部分包括：

•意法半导体的STM32F205RE的ARM Cortex-M3微控制器，具有120 MHz的最大速度

•意法半导体LIS3DH 3轴加速度计

•德州仪器bq24040 1电池充电器

•飞思卡尔的Xtrinsic MAG3110 3D数字磁力计

如先前图2中所示，一个应用处理器是连接的智能手表的一个关键因素。举个例子，意法半导体，这几乎包所需的所有智能设备的电路高度集成的处理器STM32F437。该MCU及其表妹，STM32F439xx，是基于高性能的ARM Cortex-M4 32位RISC内核，高达180 MHz的频率下工作。该RISC引擎功能，支持所有的ARM单精度数据处理指令和数据类型的单精度浮点单元（FPU）。它还实现一个完整的DSP指令集。此外，该处理器包括增强应用程序的安全存储保护单元。系统的安全性也由真随机数发生器（RNG），和一个硬件加密/解密引擎的支持。在STM32F437 / 439器件采用了高速嵌入式存储器（闪存高达2兆字节，最多256个字节的SRAM），最多4个字节的备份SRAM和增强的I / O和外围设备的广泛连接到两个APB公交车，两名AHB总线和32位多AHB总线矩阵。所有器件提供3个12位ADC，两个DAC，低功耗RTC，十二个通用的16位定时器，包括两个PWM定时器用于电机控制，两个通用32位定时器。还配备了标准和先进的通信接口和LCD-TFT控制器能够XGA分辨率。集成的处理器只是众多高度集成的现成的，货架适用于智能手表的设计解决方案之一。然而，许多公司正在起草自己的特定应用IC解决方案通过利用65纳米及以下工艺节点，实现更高的集成度和性能。这将允许处理器工作在较高的时钟频率 - 通常超过250兆赫，而不增加功率消耗。在更高的时钟频率，反过来，开辟新的功能，可能因为处理器有更多的计算周期可以扔在更复杂的应用程序或同时运行多个应用程序。总之，这篇文章提供了一个看看一些向消费者提供最新的腕戴可穿戴计算设备。这些大多用于健身应用和采用身体区域网络，基于该可佩戴者链接到智能手机或附近的基站，从而消除任何电线的低功率蓝牙无线接口上。我们也研究了一些选择的这些设计的部件。