有人說，在科技博客這個圈子里，可穿戴設備是個讓人聽了想睡覺的詞。嘰嘰喳喳吵了至少一年了，2014年或將成為可穿戴設備的突破年，在今年的 CES上也有眾多的可穿戴設備展出。雖然業(yè)界大佬不爭相涌入這一市場就如同與行業(yè)脫節(jié)一樣，但問題是沒有哪款設備能夠說服多數(shù)人把它“戴”在身上。除了 “體驗”這種虛無飄渺的說辭之外，技術上或許還要從長計議。
難關：尚需攻克
實現(xiàn)盡可能低的系統(tǒng)功耗是可穿戴設備主要技術挑戰(zhàn)，同時也需要使用創(chuàng)新的算法和傳感器。
目前可穿戴設備基本上通過各種傳感器進行相關指標的測量，以MCU或AP作為主控，外加傳統(tǒng)藍牙、低功耗藍牙或NFC等技術進行無線通信。雖然這些技術分別相對成熟，但組合在一起適應可穿戴設備的需求還遠不像“搭積木”那么簡單。
德州儀器(TI)MSP430中國區(qū)業(yè)務拓展經理刁勇對記者介紹說，從技術層面上看主要面臨兩大難點：一是可穿戴設備是用電池供 電的，需要較長的待機和使用時間，實現(xiàn)盡可能低的系統(tǒng)功耗是主要技術挑戰(zhàn)。二是要實現(xiàn)體征數(shù)據(jù)的測量比如心跳等，需要使用創(chuàng)新的算法和傳感器，這對開發(fā)人 員而言是全新的領域。
恩智浦大中華區(qū)便攜設備及計算產品部高級市場總監(jiān)石敬巖表示，功耗、電池壽命以及傳感器都是阻礙可穿戴設備市場發(fā)展的因素，在將來這些領域會持續(xù)成為創(chuàng)新焦點。博通中國區(qū)銷售總監(jiān)錢志軍認為，小巧以及便于攜帶是可穿戴設備的重要特性，來自功耗的挑戰(zhàn)令人關注。
而從實際設計來看，還有諸多細節(jié)有待斟酌。安森美半導體應用產品部(醫(yī)療類)高級市場工程師席金苗指出，以可穿戴助聽器為例，在技術上沒有不可 逾越的障礙，在設計方面仍然面臨一些挑戰(zhàn)，如在總體系統(tǒng)方面，怎樣提供優(yōu)異的聲音品質和計算能力?怎樣在低供電電壓條件下(可能低至1.0V)將能耗降至 最低?怎樣將物理尺寸減至最小?在信號處理硬件平臺方面，怎樣選擇適合的DSP 架構及DSP?怎樣提高軟件靈活性?怎樣選擇適合的無線連接技術等。這些“細節(jié)”或將決定最終成敗。
而讓可穿戴設備“借力打力”更是兩全其美的選擇。博通總裁兼首席執(zhí)行官、董事會成員Scott A.McGregor說，可充分利用現(xiàn)有的智能手機和平板電腦的強大處理能力來處理可穿戴設備收集到的數(shù)據(jù)，例如生命體征、運動指標或睡眠質量等，這樣既 能減少對于可穿戴設備處理能力的要求，同時降低了功耗，進而可穿戴設備的成本也會降低，消費者能以較低的價格購買。
MCU：Cortex-M系列占優(yōu)
超長電池壽命對于大多數(shù)可穿戴設備來說是一個關鍵設計因素，基于ARM Cortex-M處理器的MCU是最佳解決方案。
MCU作為可穿戴設備的主控，實現(xiàn)低功耗可謂其最高“生存法則”。從市場來看，基于ARM的Cortex-M在低功耗應用中具備優(yōu)勢，但可穿戴設備市場上也出現(xiàn)了基于Cortex-A的MCU。
Silicon Labs美洲區(qū)市場營銷總監(jiān)Raman Sharma認為，雖然基于Cortex-A的產品概念設計極具宣傳噱頭，但設計不切實際，難以滿足當今大多數(shù)可穿戴設備對于超低功耗的需求。他進一步解 釋說，雖然ARM Cortex-A系列的MCU在基于Android的便攜式設備上或是絕佳選擇，但是這些設備是基于可頻繁充電的情況而設計的。在可穿戴設備中實現(xiàn) Cortex-A的高性能是以很高的能耗為代價的，這使得一次充電僅僅能工作幾天。因為超長電池壽命對于大多數(shù)可穿戴設備是一個關鍵設計因素，基于ARM Cortex-M的MCU是可穿戴設備設計的最佳解決方案。
從市場來看，大多數(shù)廠商傾向于采用Cortex-M核。意法半導體(ST)高級市場工程師任遠介紹說，目前可穿戴設備中的微控制器大部分以 ARM核心為主，比如ST基于Cortex-M核心的STM32系列MCU，以其低功耗以及小封裝得到業(yè)界的青睞。席金苗說，以安森美Ezairo 7100系統(tǒng)級芯片為例，該器件采用4核架構，包含完全可編程的雙MAC 24位DSP內核、支持無線協(xié)定的ARM Cortex-M3處理器內核、高度靈活的HEAR可配置加速器引擎。
無線技術：互為長短
現(xiàn)有的無線技術各有其優(yōu)缺點，業(yè)界目前仍然缺乏結合無線技術優(yōu)點同時克服其缺點的無線通信標準。
隨著可穿戴設備日趨流行，利用無線技術實現(xiàn)互聯(lián)將成為其潛力的關鍵所在。在各有所長的無線連接技術中，究竟誰能勝出?半導體廠商的選擇或是單點開花，或是多路并進，但無論如何，都要“死磕”功耗這一難題。
Raman Sharma表示，低功耗藍牙被視為在可穿戴產品中最理想的低功耗、點對點無線連接解決方案，可應用于與智能手機連接的健身追蹤器、智能手表中。任遠也介 紹說，由于低功耗的需求，到目前為止還是藍牙比較適合可穿戴設備。羅姆方面也表示，目前藍牙和Wi-Fi都有應用，由于連接的便捷性和低功耗，所以更看好 藍牙特別是低功耗藍牙(BLE)技術在未來的應用。
“藍牙、Wi-Fi擁有各自的優(yōu)勢，我們會根據(jù)產品的設計來選擇適用的通信技術。” 索尼移動通信大中華區(qū)副總裁兼市場部負責人鄭書仁表示，”目前來看，索尼的大部分硬件基本都實現(xiàn)了內置NFC芯片，這樣可輕易實現(xiàn)設備與設備之間的一觸連接，不需要繁瑣的配對過程。”
石敬巖也認為，無線連接技術有多個選擇，包括BLE、Zigbee或其他網狀網絡協(xié)議以及NFC。從低功耗通信和安全性方面來看，NFC將在可穿戴設備中起到關鍵作用。
另外值得關注的是超低功耗(ULP)連接的可用性。Nordic首席執(zhí)行官Svenn-Tore Larsen認為，現(xiàn)今具備Bluetooth v4.0(或藍牙智能Ready)功能的智能手機和平板電腦，一般都通過含低功耗藍牙(BLE)或ANT+ULP技術的配件來實現(xiàn)無縫無線通信，這為新一 代智能手表提供催化劑，而Nordic可提供同時用于這兩種RF軟件協(xié)議的解決方案。
從具體應用來看，無線技術還需要“分門別類”。在用于助聽器的無線技術方面，包括近場磁感應(NFMI)、藍牙及2.4GHz無線技術。席金苗 指出，NFMI作用距離有限，但能耗極低，適合助聽器之間的無線通信。而2.4GHz無線技術作用距離更長(約7至9米)，但能耗更高，適合助聽器與其他 電子設備(如智能手機)之間的無線通信。藍牙通常用于中繼設備與兼容藍牙的音頻源之間的無線通信。“現(xiàn)有的這些無線技術各有其優(yōu)缺點，業(yè)界目前仍然缺乏結 合上述無線技術優(yōu)點同時克服其缺點的助聽器用無線通信標準。”席金苗說，“目前一種可行的途徑就是采用‘雙無線’技術，如安森美的Ezario 7100同時兼容NFMI和2.4GHz射頻技術。”
從趨勢來看，Wi-Fi、藍牙、NFC和GPS等功能強大的無線技術奠定了基礎，而無線組合芯片在這一領域也正飛速發(fā)展。錢志軍認為，可穿戴設備需要一種方便易行但卻先進的技術為其供電，無線組合解決方案不僅需高集成度，在功耗上也需大幅降低。
傳感器：風頭猶勁
未來移動醫(yī)療會逐步集成到可穿戴設備中，越來越多的生物以及光傳感器會加入到可穿戴設備中，實現(xiàn)健康指標的測試。
在可穿戴設備層面，傳感器絕對是“大頭”。任遠表示，目前市面上比較多的傳感器包括加速度傳感器、陀螺儀、磁力計、氣壓計以及溫濕度計，利用這 些傳感器可以完成各種運動識別以及手勢識別，幫助消費者實現(xiàn)健康應用。他進一步指出，未來移動醫(yī)療會逐步集成到可穿戴設備中，越來越多的生物以及光傳感器 會加入到可穿戴設備中，實現(xiàn)例如血壓、血氧、心率等健康指標的測試。
而隨著可穿戴醫(yī)療設備的發(fā)展，那些能夠實現(xiàn)醫(yī)療指標(如溫度、血糖等)監(jiān)測及健康監(jiān)控的傳感器將具備廣闊發(fā)展空間。石敬巖表示，目前對于MEM類動作和位置傳感器的需求占據(jù)著主導地位，但環(huán)境傳感器和生物傳感器在這一市場關鍵增長領域具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>
此外，傳感器對接口電路也提出了新要求。席金苗說，傳感器趨向更小尺寸及更低能耗，同時需要采用定制的傳感器接口專用集成電路(ASIC)。例 如，傳感器可能要求高壓偏置，同時產生極低電平的信號，傳感器接口ASIC能夠集成高壓及低壓電路，降低復雜度，優(yōu)于采用分立器件方案。同時，傳感器接口 ASIC方案可提供高度的信號通道隔離及低噪聲，非常適合傳感器應用需要。