解讀智能可穿戴的技術(shù)困境與重生之門　

RSL10無線電系統(tǒng)單芯片

　　安森美半導(dǎo)體的RSL10無線電系統(tǒng)單芯片系列為移動醫(yī)療和物聯(lián)網(wǎng)(IoT)提供藍(lán)牙低功耗技術(shù)。采用先進(jìn)的封裝技術(shù)開發(fā)微型助聽器，RSL10結(jié)合許多所需的功能塊到一個完整的、微型的、低功耗方案，用于可穿戴醫(yī)療應(yīng)用。在傳感方面，安森美半導(dǎo)體的智能無源傳感器能夠測量參數(shù)如溫度和濕度，同時也有能量收集能力，在電源需求方面能自給自足。另外，安森美半導(dǎo)體的物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)套件(IDK)提供一個易于使用的、可配置的、快速原型開發(fā)平臺，配以一個集成的開發(fā)環(huán)境，有助于開發(fā)人員迅速把移動醫(yī)療理念由概念落實(shí)。

　　Nordic低功耗藍(lán)牙助力可穿戴設(shè)備實(shí)時交互

　　新興移動虛擬現(xiàn)實(shí)(VR) 炙手可熱，用于這類應(yīng)用的運(yùn)動控制器也受到市場注目。例如Ximmerse 廣東虛擬現(xiàn)實(shí)科技公司推出的兩款解決方案：三自由度(3DoF)運(yùn)動控制器Ximflip和具有位置跟蹤功能的六自由度(6DoF)的移動VR套件Ximneon。Ximflip采用Nordic的nRF51822低功耗藍(lán)牙系統(tǒng)級SoC，Ximneon則由Nordic的nRF52832 SoC使能。

　　Ximflip兼容大多數(shù)移動VR頭戴裝置，它與用戶的智能手機(jī)配對后，用戶便可在基于智能手機(jī)應(yīng)用程序的VR游戲中進(jìn)行各種操作，例如指向、選擇、抓取、劃槳和投擲。

　　此外，智能手表和手環(huán)也是很普及的多功能產(chǎn)品。例如Trasense International推出的“H03 Pro-N”智能運(yùn)動手表同時兼具智能手表和運(yùn)動手表兩者的功能。該款手表能夠測定距離、步數(shù)和燃燒的卡路里，以及提供來電提醒、來電拒接、智能報警和遙控智能手機(jī)攝像頭;而上海智向科技公司的BeacoolCarFit 手環(huán)不僅可報告健康指標(biāo)，而且集成了電子支付及多項汽車功能的遠(yuǎn)程控制。兩款產(chǎn)品均選用了nRF52832 SoC以實(shí)現(xiàn)低功耗藍(lán)牙無線連接功能。

　　Nordic用于這類產(chǎn)品的解決方案包括nRF52832低功耗藍(lán)牙SoC，這是Nordic的第六代超低功耗無線連接解決方案。SoC配有Nordic的S132 協(xié)議棧，它是支持藍(lán)牙4.2的射頻軟件協(xié)議棧，用于構(gòu)建高級低能耗藍(lán)牙應(yīng)用程序。S132協(xié)議?？梢酝瑫r運(yùn)行中央、外圍、廣播和觀察者這幾個低功耗藍(lán)牙角色，最多可同時支持八個連接。

一款用于兒童的入耳式溫度計

　　德國Cosinuss°公司的degree產(chǎn)品是一款市場將會增長的可穿戴產(chǎn)品。degree是一款用于兒童的入耳式溫度計，在發(fā)燒期間可連續(xù)測量兒童的體溫。體溫數(shù)據(jù)記錄在設(shè)備上，并且在溫度過高或者溫度上升過快時向父母的智能手機(jī)發(fā)送通知。對于焦慮的父母，這項功能提供了高安全性，能夠在病癥初起時快速應(yīng)對，并且，父母能夠在病癥形成期間做出反應(yīng)，預(yù)防病癥加重。在治療之后，也可以監(jiān)測和調(diào)整效果。

目前，這樣的技術(shù)還沒有提供給大眾市場，但在有了最新的低功耗藍(lán)牙技術(shù)以后，將很快面向普通消費(fèi)者。degree將使用Nordic Semiconductor最新的Nordic nRF52840 SoC器件。該系列芯片能夠使用藍(lán)牙5，允許高數(shù)據(jù)吞吐量和多個廣告擴(kuò)展。由于僅有經(jīng)過選擇的低功耗數(shù)據(jù)可以從溫度計向智能手機(jī)傳送，從而能夠很大限度地減少耗能，從而增加電池使用時間。

蜂窩連接技術(shù)助穿戴設(shè)備成長

　　至今為止，智能手表功能有限，并且電池壽命短，主要原因是它們使用了設(shè)計用于智能手機(jī)而不是智能手表的處理器。隨著這些智能手表背后的技術(shù)得到改進(jìn)，使用智能手表的總體體驗(yàn)將會更好。一項重大進(jìn)步是智能手表不必再依附智能手機(jī)，而蜂窩連接技術(shù)將是其中主要的推動力。全新LTE標(biāo)準(zhǔn)，例如Cat-M1將會在智能手表等智能設(shè)備中實(shí)現(xiàn)極低功耗LTE連接，可讓這些設(shè)備的電池壽命從數(shù)小時延長到數(shù)周。而且，語音控制位于智能手表上，而不用依賴云，這將極大地改善用戶體驗(yàn)。因此，我們預(yù)計智能手表的使用在未來數(shù)年將顯著增加。

　　在健康監(jiān)測和診斷領(lǐng)域中，聯(lián)網(wǎng)的可穿戴設(shè)備能夠連續(xù)地監(jiān)測健康狀況、身體表現(xiàn)和腦電波，與帶心率監(jiān)測功能的健身腕帶和智能手表不同，這是另一種形態(tài)的產(chǎn)品，將會更加流行。在健康監(jiān)測領(lǐng)域的新技術(shù)還包括智能服裝，上面的傳感器能夠監(jiān)測出汗的鈉含量、身體脫水情況和其它關(guān)鍵生物特征指標(biāo)。

　　CEVA可為智能可穿戴設(shè)備提供完整的調(diào)制解調(diào)器解決方案，為可穿戴設(shè)備帶來蜂窩連接，支持LTE CAT-M1和CAT-NB1等全新標(biāo)準(zhǔn);提供藍(lán)牙5和Wi-Fi技術(shù)來相互連接可穿戴產(chǎn)品和傳感器，并且連接至智能手機(jī);提供極低功耗語音生物識別、語音激活和語音控制DSP產(chǎn)品，能夠在任何可穿戴設(shè)備中實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的語音用戶界面。

可穿戴相機(jī)及病人健康監(jiān)測將成焦點(diǎn)

　　有強(qiáng)烈的跡象表明，可穿戴相機(jī)和可穿戴病人健康監(jiān)測裝置將會繼續(xù)顯著增長。健康和體質(zhì)監(jiān)測功能往往都會集成到智能手表當(dāng)中，在總體上也將有助于推動下一代智能手表市場的增長。

　　對于運(yùn)動相機(jī)來說，相機(jī)模塊本身將決定這臺相機(jī)是頂級產(chǎn)品還是僅僅一件主流產(chǎn)品。主流的運(yùn)動相機(jī)一般仍會配備定焦廣角鏡頭，焦距通常在17毫米到20毫米的區(qū)間內(nèi)(相當(dāng)于35毫米單反相機(jī))。根據(jù)傳感器的具體尺寸，視野約在140度左右，而某些型號更可達(dá)到170度。

　　傳感器技術(shù)和微型化電子組件的飛速發(fā)展，使得一系列新型的健康監(jiān)測裝置成為了可能，不僅可以幫助挽救生命，而且可潛在地降低成本，這是因?yàn)獒t(yī)院之外的準(zhǔn)確遠(yuǎn)程診斷也可以成為現(xiàn)實(shí)，而醫(yī)院內(nèi)部連續(xù)的24小時監(jiān)測也會變得愈發(fā)方便，所需的時間與開支也更少。有關(guān)設(shè)備包括血壓監(jiān)護(hù)儀、動態(tài)血糖監(jiān)測儀、脈搏血氧計，以及心電(ECG)監(jiān)護(hù)儀。這些設(shè)備的外形尺寸可以各不相同，從腕帶和胸帶的形式，以至各種接插線與可吞入體內(nèi)的設(shè)備等。而微型化是診斷用可穿戴設(shè)備的新興的趨勢之一。

　　這兩類產(chǎn)品都需要堅固而又節(jié)省空間的互連解決方案，“靈活”的性能可以成為一項主要優(yōu)勢。Molex提供的Temp-Flex?多芯線纜解決方案可以很好地滿足這一需求。該線纜采用了Temp-Flex以及Molex的核心能力，在一個高柔性線纜解決方案中將各種細(xì)線、同軸、雙股線纜、三同軸線纜、絞線對、線纜管和強(qiáng)力構(gòu)件結(jié)合到一起，設(shè)計可滿足惡劣環(huán)境和臨界條件下對數(shù)據(jù)、信號和功率的需求。醫(yī)療應(yīng)用則包括診斷、影像和外科設(shè)備。

AR/VR

　　可穿戴設(shè)備需要更低功耗和更小尺寸

　　隨著生活質(zhì)量日漸提高，人們越發(fā)重視健康, 智能可穿戴設(shè)備可以無縫連接健康監(jiān)控指標(biāo)和醫(yī)療檢測技術(shù), 有著廣闊的美好前景，目前比較火爆的4G智能運(yùn)動手表，不僅具有運(yùn)動監(jiān)測提醒優(yōu)化等各種功能，可以通過4G網(wǎng)絡(luò)實(shí)時傳送到云端，語音通話功能也不容忽視。智能醫(yī)療手環(huán)可以每天24小時對身體狀況監(jiān)測，血糖、心率、血壓這些健康指數(shù)非常容易得到這些大數(shù)據(jù)分析。

　　小的體積優(yōu)異的ESD性能對穿戴設(shè)備尤顯重要，穿戴設(shè)備和人體時刻不停地在接觸，靜電放電問題總會發(fā)生，所以靜電保護(hù)不可缺少，通常的要求都會高于20KV以上，而我們的器件在0201的尺寸里面可以滿足30KV的靜電測試要求，甚至更小的01005的封裝產(chǎn)品也可以提供給客戶使用。

　　可穿戴設(shè)備需要更低功耗、更小尺寸的產(chǎn)品，我們ESD的保護(hù)產(chǎn)品也就是順應(yīng)了這些產(chǎn)品的需求，例如我們的01005尺寸的SP3042系列產(chǎn)品靜電等級達(dá)到了30KV的接觸放電水平，對于快速脈沖的吸收能力達(dá)到了40A (IEC6100-4-4 EFT 5/50ns)，漏電流卻小于0.1μA。這些低功耗、高性能的產(chǎn)品確保了可穿戴設(shè)備的安全性和可靠性。

機(jī)器學(xué)習(xí)使AR需要更高效的存儲技術(shù)

　　早期問世的一些 AR 頭顯(如 Google Glass)的目標(biāo)是投射數(shù)字信息，幫助用戶制定更好的決策，而之后問世的一些更高級的 AR 頭顯(如 Microsoft HoloLens)則擁有更強(qiáng)大的處理能力、更好的光學(xué)和電源管理，使用戶能夠與這些數(shù)字對象交互。這些高級頭顯的所有功能無一例外，都讓用戶能夠以 3D 形式觀看虛擬對象并與之交互，就像這些對象位于真實(shí)環(huán)境中一樣。

　　AR 的進(jìn)步與機(jī)器學(xué)習(xí)的進(jìn)步同時發(fā)生，機(jī)器學(xué)習(xí)與 AR 頭顯的功能可以完美合作。隨著機(jī)器學(xué)習(xí)的不斷發(fā)展，AR 頭顯有可能會成為智能端點(diǎn)設(shè)備，用于訓(xùn)練這些機(jī)器學(xué)習(xí)的算法。算法的智能程度提高后，反過來又有助于向 AR 眼鏡提供最相關(guān)的信息，使其成為必不可少的設(shè)備。

　　從架構(gòu)的角度來說，很多早期設(shè)計的頭顯都基于智能手機(jī)，但搭載了新應(yīng)用并引入了機(jī)器學(xué)習(xí)，我們可能會看到為了增強(qiáng)用戶體驗(yàn)而開發(fā)的專用硬件(CPU、GPU、FPGA、傳感器、加速器)和軟件?，F(xiàn)如今的頭顯設(shè)計使用了廣泛應(yīng)用于智能手機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)存儲密度和封裝。隨著人們開始想要更省電、更輕便且功能更強(qiáng)大的頭顯，這些傳統(tǒng)存儲有時可能無法滿足需求。更加高效的存儲以及硅光子領(lǐng)域的進(jìn)步，可讓電源、性能和吞吐量等實(shí)現(xiàn)巨大改進(jìn)。此外，還可能會有各種封裝選項可供選擇。如果半導(dǎo)體芯片可以與高速互聯(lián)技術(shù)相結(jié)合，就能縮短信號的傳輸距離、拓寬信號路徑，從而提升性能。美光科技專注于存儲技術(shù)領(lǐng)域，不僅出色地打造出了當(dāng)今先進(jìn)的內(nèi)存和存儲技術(shù)，還不斷對面向未來的新技術(shù)進(jìn)行投資和研究。

VR/AR設(shè)備需要更好的抗干擾能力

　　隨著VR和AR技術(shù)的提升和普及，VR和AR極有潛力成為下一代大型數(shù)碼平臺載體，在可預(yù)見的不遠(yuǎn)將來，VR和AR體驗(yàn)設(shè)備將會越來越流行。

　　VR/AR頭戴設(shè)備結(jié)合了仿真模擬和計算機(jī)圖形、多媒體、傳感和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多種技術(shù)。它是現(xiàn)代顯示技術(shù)下的創(chuàng)新型設(shè)備，對于增強(qiáng)顯示、虛擬現(xiàn)實(shí)和立體顯示體驗(yàn)而言，是非常重要的硬件部分。

　　由于VR/AR設(shè)備是多種技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)品，在各個電子元器件之間，存在著電磁場感應(yīng)，電源饋線和地線傳輸?shù)母蓴_。因此，如何有效地屏蔽電磁波則成為實(shí)現(xiàn)VR/AR性能的重中之重。

　　CABLINE?-CA II極細(xì)同軸線連接器

　　愛沛電子(I-PEX)提供各種規(guī)格的極細(xì)線同軸線連接器，板對板(FPC)和FPC/FFC連接器，超小型RF同軸連接器和電纜組件，以滿足VR/AR頭戴設(shè)備對高速傳輸和電磁波屏蔽的要求。

　　CABLINE?-CA II極細(xì)同軸線連接器采用360度全屏蔽防EMI結(jié)構(gòu) ，能夠傳輸20 Gbps的高速數(shù)據(jù)。可以應(yīng)用于顯示屏，攝像模組以及存儲設(shè)備等電子設(shè)備。

　　隨著物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備上高速應(yīng)用的發(fā)展，使高速數(shù)據(jù)總線免于受到設(shè)備內(nèi)外不同射頻信號的影響是一項挑戰(zhàn)。可以考慮使用額外的組件，如屏蔽帶和屏蔽罩等，但這些可能需要額外的空間和時間來實(shí)現(xiàn)。I-PEX的CABLINE-CA II極細(xì)同軸線連接器提供全屏蔽構(gòu)造，使空間和時間大大節(jié)省。另外，機(jī)械式鎖扣可防止連接器脫落。

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　　本文來源于《電子產(chǎn)品世界》2017年第9期第14頁，歡迎您寫論文時引用，并注明出處。