解读智能可穿戴的技术困境与重生之门　

RSL10无线电系统单芯片

　　安森美半导体的RSL10无线电系统单芯片系列为移动医疗和物联网(IoT)提供蓝牙低功耗技术。采用先进的封装技术开发微型助听器，RSL10结合许多所需的功能块到一个完整的、微型的、低功耗方案，用于可穿戴医疗应用。在传感方面，安森美半导体的智能无源传感器能够测量参数如温度和湿度，同时也有能量收集能力，在电源需求方面能自给自足。另外，安森美半导体的物联网开发套件(IDK)提供一个易于使用的、可配置的、快速原型开发平台，配以一个集成的开发环境，有助于开发人员迅速把移动医疗理念由概念落实。

　　Nordic低功耗蓝牙助力可穿戴设备实时交互

　　新兴移动虚拟现实(VR) 炙手可热，用于这类应用的运动控制器也受到市场注目。例如Ximmerse 广东虚拟现实科技公司推出的两款解决方案：三自由度(3DoF)运动控制器Ximflip和具有位置跟踪功能的六自由度(6DoF)的移动VR套件Ximneon。Ximflip采用Nordic的nRF51822低功耗蓝牙系统级SoC，Ximneon则由Nordic的nRF52832 SoC使能。

　　Ximflip兼容大多数移动VR头戴装置，它与用户的智能手机配对后，用户便可在基于智能手机应用程序的VR游戏中进行各种操作，例如指向、选择、抓取、划桨和投掷。

　　此外，智能手表和手环也是很普及的多功能产品。例如Trasense International推出的“H03 Pro-N”智能运动手表同时兼具智能手表和运动手表两者的功能。该款手表能够测定距离、步数和燃烧的卡路里，以及提供来电提醒、来电拒接、智能报警和遥控智能手机摄像头;而上海智向科技公司的BeacoolCarFit 手环不仅可报告健康指标，而且集成了电子支付及多项汽车功能的远程控制。两款产品均选用了nRF52832 SoC以实现低功耗蓝牙无线连接功能。

　　Nordic用于这类产品的解决方案包括nRF52832低功耗蓝牙SoC，这是Nordic的第六代超低功耗无线连接解决方案。SoC配有Nordic的S132 协议栈，它是支持蓝牙4.2的射频软件协议栈，用于构建高级低能耗蓝牙应用程序。S132协议栈可以同时运行中央、外围、广播和观察者这几个低功耗蓝牙角色，最多可同时支持八个连接。

一款用于儿童的入耳式温度计

　　德国Cosinuss°公司的degree产品是一款市场将会增长的可穿戴产品。degree是一款用于儿童的入耳式温度计，在发烧期间可连续测量儿童的体温。体温数据记录在设备上，并且在温度过高或者温度上升过快时向父母的智能手机发送通知。对于焦虑的父母，这项功能提供了高安全性，能够在病症初起时快速应对，并且，父母能够在病症形成期间做出反应，预防病症加重。在治疗之后，也可以监测和调整效果。

目前，这样的技术还没有提供给大众市场，但在有了最新的低功耗蓝牙技术以后，将很快面向普通消费者。degree将使用Nordic Semiconductor最新的Nordic nRF52840 SoC器件。该系列芯片能够使用蓝牙5，允许高数据吞吐量和多个广告扩展。由于仅有经过选择的低功耗数据可以从温度计向智能手机传送，从而能够很大限度地减少耗能，从而增加电池使用时间。

蜂窝连接技术助穿戴设备成长

　　至今为止，智能手表功能有限，并且电池寿命短，主要原因是它们使用了设计用于智能手机而不是智能手表的处理器。随着这些智能手表背后的技术得到改进，使用智能手表的总体体验将会更好。一项重大进步是智能手表不必再依附智能手机，而蜂窝连接技术将是其中主要的推动力。全新LTE标准，例如Cat-M1将会在智能手表等智能设备中实现极低功耗LTE连接，可让这些设备的电池寿命从数小时延长到数周。而且，语音控制位于智能手表上，而不用依赖云，这将极大地改善用户体验。因此，我们预计智能手表的使用在未来数年将显著增加。

　　在健康监测和诊断领域中，联网的可穿戴设备能够连续地监测健康状况、身体表现和脑电波，与带心率监测功能的健身腕带和智能手表不同，这是另一种形态的产品，将会更加流行。在健康监测领域的新技术还包括智能服装，上面的传感器能够监测出汗的钠含量、身体脱水情况和其它关键生物特征指标。

　　CEVA可为智能可穿戴设备提供完整的调制解调器解决方案，为可穿戴设备带来蜂窝连接，支持LTE CAT-M1和CAT-NB1等全新标准;提供蓝牙5和Wi-Fi技术来相互连接可穿戴产品和传感器，并且连接至智能手机;提供极低功耗语音生物识别、语音激活和语音控制DSP产品，能够在任何可穿戴设备中实现先进的语音用户界面。

可穿戴相机及病人健康监测将成焦点

　　有强烈的迹象表明，可穿戴相机和可穿戴病人健康监测装置将会继续显着增长。健康和体质监测功能往往都会集成到智能手表当中，在总体上也将有助于推动下一代智能手表市场的增长。

　　对于运动相机来说，相机模块本身将决定这台相机是顶级产品还是仅仅一件主流产品。主流的运动相机一般仍会配备定焦广角镜头，焦距通常在17毫米到20毫米的区间内(相当于35毫米单反相机)。根据传感器的具体尺寸，视野约在140度左右，而某些型号更可达到170度。

　　传感器技术和微型化电子组件的飞速发展，使得一系列新型的健康监测装置成为了可能，不仅可以帮助挽救生命，而且可潜在地降低成本，这是因为医院之外的准确远程诊断也可以成为现实，而医院内部连续的24小时监测也会变得愈发方便，所需的时间与开支也更少。有关设备包括血压监护仪、动态血糖监测仪、脉搏血氧计，以及心电(ECG)监护仪。这些设备的外形尺寸可以各不相同，从腕带和胸带的形式，以至各种接插线与可吞入体内的设备等。而微型化是诊断用可穿戴设备的新兴的趋势之一。

　　这两类产品都需要坚固而又节省空间的互连解决方案，“灵活”的性能可以成为一项主要优势。Molex提供的Temp-Flex®多芯线缆解决方案可以很好地满足这一需求。该线缆采用了Temp-Flex以及Molex的核心能力，在一个高柔性线缆解决方案中将各种细线、同轴、双股线缆、三同轴线缆、绞线对、线缆管和强力构件结合到一起，设计可满足恶劣环境和临界条件下对数据、信号和功率的需求。医疗应用则包括诊断、影像和外科设备。

AR/VR

　　可穿戴设备需要更低功耗和更小尺寸

　　随着生活质量日渐提高，人们越发重视健康, 智能可穿戴设备可以无缝连接健康监控指标和医疗检测技术, 有着广阔的美好前景，目前比较火爆的4G智能运动手表，不仅具有运动监测提醒优化等各种功能，可以通过4G网络实时传送到云端，语音通话功能也不容忽视。智能医疗手环可以每天24小时对身体状况监测，血糖、心率、血压这些健康指数非常容易得到这些大数据分析。

　　小的体积优异的ESD性能对穿戴设备尤显重要，穿戴设备和人体时刻不停地在接触，静电放电问题总会发生，所以静电保护不可缺少，通常的要求都会高于20KV以上，而我们的器件在0201的尺寸里面可以满足30KV的静电测试要求，甚至更小的01005的封装产品也可以提供给客户使用。

　　可穿戴设备需要更低功耗、更小尺寸的产品，我们ESD的保护产品也就是顺应了这些产品的需求，例如我们的01005尺寸的SP3042系列产品静电等级达到了30KV的接触放电水平，对于快速脉冲的吸收能力达到了40A (IEC6100-4-4 EFT 5/50ns)，漏电流却小于0.1μA。这些低功耗、高性能的产品确保了可穿戴设备的安全性和可靠性。

机器学习使AR需要更高效的存储技术

　　早期问世的一些 AR 头显(如 Google Glass)的目标是投射数字信息，帮助用户制定更好的决策，而之后问世的一些更高级的 AR 头显(如 Microsoft HoloLens)则拥有更强大的处理能力、更好的光学和电源管理，使用户能够与这些数字对象交互。这些高级头显的所有功能无一例外，都让用户能够以 3D 形式观看虚拟对象并与之交互，就像这些对象位于真实环境中一样。

　　AR 的进步与机器学习的进步同时发生，机器学习与 AR 头显的功能可以完美合作。随着机器学习的不断发展，AR 头显有可能会成为智能端点设备，用于训练这些机器学习的算法。算法的智能程度提高后，反过来又有助于向 AR 眼镜提供最相关的信息，使其成为必不可少的设备。

　　从架构的角度来说，很多早期设计的头显都基于智能手机，但搭载了新应用并引入了机器学习，我们可能会看到为了增强用户体验而开发的专用硬件(CPU、GPU、FPGA、传感器、加速器)和软件。现如今的头显设计使用了广泛应用于智能手机的标准存储密度和封装。随着人们开始想要更省电、更轻便且功能更强大的头显，这些传统存储有时可能无法满足需求。更加高效的存储以及硅光子领域的进步，可让电源、性能和吞吐量等实现巨大改进。此外，还可能会有各种封装选项可供选择。如果半导体芯片可以与高速互联技术相结合，就能缩短信号的传输距离、拓宽信号路径，从而提升性能。美光科技专注于存储技术领域，不仅出色地打造出了当今先进的内存和存储技术，还不断对面向未来的新技术进行投资和研究。

VR/AR设备需要更好的抗干扰能力

　　随着VR和AR技术的提升和普及，VR和AR极有潜力成为下一代大型数码平台载体，在可预见的不远将来，VR和AR体验设备将会越来越流行。

　　VR/AR头戴设备结合了仿真模拟和计算机图形、多媒体、传感和网络技术等多种技术。它是现代显示技术下的创新型设备，对于增强显示、虚拟现实和立体显示体验而言，是非常重要的硬件部分。

　　由于VR/AR设备是多种技术结合的产品，在各个电子元器件之间，存在着电磁场感应，电源馈线和地线传输的干扰。因此，如何有效地屏蔽电磁波则成为实现VR/AR性能的重中之重。

　　CABLINE®-CA II极细同轴线连接器

　　爱沛电子(I-PEX)提供各种规格的极细线同轴线连接器，板对板(FPC)和FPC/FFC连接器，超小型RF同轴连接器和电缆组件，以满足VR/AR头戴设备对高速传输和电磁波屏蔽的要求。

　　CABLINE®-CA II极细同轴线连接器采用360度全屏蔽防EMI结构 ，能够传输20 Gbps的高速数据。可以应用于显示屏，摄像模组以及存储设备等电子设备。

　　随着物联网设备上高速应用的发展，使高速数据总线免于受到设备内外不同射频信号的影响是一项挑战。可以考虑使用额外的组件，如屏蔽带和屏蔽罩等，但这些可能需要额外的空间和时间来实现。I-PEX的CABLINE-CA II极细同轴线连接器提供全屏蔽构造，使空间和时间大大节省。另外，机械式锁扣可防止连接器脱落。

　　参考文献：

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　　[4]王莹,王金旺. 众厂商热议可穿戴设备的技术发展[J].电子产品世界,2016(9):7-14.

　　[5] Roberta Cozza,Michele Reitz,Annette Zimmermann,等.2017年至2018年十大可穿戴技术与功能展望[J].电子产品世界,2016(9):4-5.

　　本文来源于《电子产品世界》2017年第9期第14页，欢迎您写论文时引用，并注明出处。