用蓝牙及ARM® Cortex®微控制器打造穿戴式产品

　　1 蓝牙低功耗技术

　　低功耗无线连网功能，是穿戴式技术发展过程中一大要素。不论是活动追踪器等相对简单的单一传感器穿戴式产品，或是内建平视显示器以显示GPS/地图与距离/速度数据的滑雪护目镜等整合了众多环境传感器数据的高端产品，蓝牙低功耗技术(Bluetooth LE，或依Bluetooch SIG命名为蓝牙智能﹝Bluetooth Smart﹞)都是穿戴式科技众多元素中的重要一环。

　　虽然还是有其他无线技术参与竞争，蓝牙低功耗仍具备成为主流连网技术标准的条件。低功耗的特性，让穿戴式产品只须小小一个钮扣电池就能连续运作数周、数月甚至数年之久。此外，蓝牙低功耗技术已获各种新款智能手机与平板所采用。目前所有穿戴式产品都是所谓的智能配件(appcessory)，能透过蓝牙链接智能手机或平板所执行的应用程序，并借用该装置的用户接口或显示器。该应用程序多半也能链接因特网，让穿戴式产品变身物联网装置。

　　蓝牙低功耗装置采用的是蓝牙4.0核心规范(Bluetooth Core Specification Version 4.0)。具备独特的低延迟封包格式(联机设定与数据传输最快可在3分钟内完成)，蓝牙4.0核心规范专为少量数据的丛发(burst)所设计，不论在尖峰、一般或休眠模式下均可达到超低功耗。

　　只建置了低功耗功能的产品，称为单一模式装置。同时具备低功耗功能以及增强数据率(EDR)的传统蓝牙模式，则称为双模式装置或Smart Ready。根据Bluetooth SIG推估，采用iOS、Android或Windows等各类操作系统的蓝牙功能智能手机当中，有90%将在2018年以前进入Smart Ready模式。

　　2 低功耗微控制器

　　穿戴式产品设计的关键之一，在于采用小型高效率(效能/功耗)低功耗微控制器。能够时时连网、永不断线的处理器就是其中一个关键元素，以因应加速器或陀螺仪等动态传感器，或是压力、温度感应组件之类的环境传感器。当设计中包含多种传感器，处理器要能融合所有传感器数据，为用户提供质量更佳且更准确的信息。同样重要的是，这种方式能降低数据送至云端的数量。 ARM Cortex-M3处理器已经证实为这类产品设计的最佳选择之一。

　　ARM Cortex-M系列为领先业界的32位处理器核心产品，有超低功耗的Cortex-M0+，也有最顶级的Cortex-M4处理器，不但具备数字信号控制所须的高效率信号处理功能，还能加速执行单指令多数据(SIMD)。 Cortex-M系列已获全球各大半导体厂应用于各种通用型微控制器。不过现在有很多穿戴式产品都采用弹性超高的Cortex-M3，因为这款处理器只须极低功耗就能提供优化效能与程序代码密度。事实上，由于采用Cortex-M3的微控制器相当普遍且价格极具成本竞争力，已使得Cortex-M3在市场中无所不在，对开发人员来说极具吸引力。像意法半导体STM32微控制器系列便采用Cortex-M3，已广泛应用于Fitbit Flex活动追踪器、Pebble 智能手表等多款穿戴式产品。

　　内建Cortex-M0与Cortex-M0+核心的微控制器不只功耗超低效能极高，还能针对产品体积与整合提供开发人员各种优势。飞思卡尔(Freescale)Kinetis KL03微控制器就是一个很好的例子，号称全球内建ARM核心的微控制器中体积最小者。这款微控制器内建48MHz Cortex-M0+处理器，采用超小型1.6 x 2.0mm2芯片级封装(CSP)。根据飞思卡尔表示，KL03所需印刷电路板面积减少了36%，通用型输入输出(GPIO)却比性能最接近的微控制器高出60%。