可穿戴技术将成为网络建设中不可缺的一部分.doc

可穿戴技术将成为网络建设中不可缺的一部分要真正提供帮助，技术必须对用户透明;对于驾驶员而言，驾驶的实际行为可以迅速变为半自动，允许控制车辆的人同时协调许多不同的任务，例如观察周围环境，识别潜在危险并调整车辆速度并在必要时进行补偿。将车辆视为技术是完全合适的，但实际上车辆有两个不同的方面;生成运动的部分和控制该运动的部分。最初这两个部件都是机械部件，但今天它是负责控制的电子控制单元;驱动器使我们远离仍然主要产生运动的机械过程。同样，可穿戴技术需要对用户透明，而且预计不会提供相同的技术。作为一种载体，它将成为我们日常生活中不可或缺的一部分;它将通过适应我们今天生活的方式实现这一目标，而不是对我们施加改变。这与目前正在开发的大部分可穿戴技术形成对比，旨在鼓励我们改变我们的生活方式，最明显的是通过健身和健康辅助工具来衡量我们锻炼的方式，我们的一般活动，甚至我们的睡眠模式。通过测量和分析我们的一举一动，我们将能够更好地改变我们的生活方式。今天，这在很大程度上仅限于身体活动，但未来它可能会延伸到我们的饮食，或许，我们观察和聆听的内容。事实上，我们通常消费的所有东西都会对我们的健康产生可测量的影响，而且随着可穿戴技术的发展，它无疑会扩展到我们醒来和沉睡生活的各个方面。不要恐慌！如果所有这些听起来都有点反乌托邦，那么我们不要忘记智能手机 - 当今流通最多产的先进技术之一 - 已经能够记录我们的很多活动。这产生的数据非常宝贵;幸运的是，它也属于智能手机所有者，未经许可不得访问，但它存在的事实已经在为数据创建新的应用程序和市场。只有通过使用可穿戴技术记录更多关于个人的数据变得可能且更可行时，这种情况才会持续下去。今天有些公司正在创建能够测量和使用活动水平的解决方案监测一般健康水平和现有医疗条件的数据;但在不久的将来，相同的数据将被用于预测潜在的条件，并且通过共享该数据，它将允许健康专业人员磨练用于进行这些预测的算法，从而允许更准确和更早的诊断。这种可穿戴技术可以产生有价值的数据，可以对数百万人的生活产生积极的影响，而不仅仅是个人的生活，在这一点上，可穿戴技术将进入其发展的新阶段。前面的例子描述了电子学如何让汽车进化并使我们远离潜在的机制。同样，电子产品使可穿戴技术也能做到这一点。最值得注意的例子是传感器和控制器之间的持续集成，这些传感器和控制器正变得越来越小，速度越来越快。也许实现这种增加的集成的最重要的一个方面是MEMS技术，现在广泛用于创建包括陀螺仪，磁力计和加速度计的运动传感器。当所有这些方面集中在一个设备中时，它们被称为9轴传感器，通过添加数字处理，结果可以是适用于更广泛的可穿戴技术的完全集成设备。高度集成的9轴传感器的一个例子是InvenSense的MotionTracking系列，其中包括MPU-9250多芯片模块，包括一个具有3轴陀螺仪和3轴加速度计的芯片，以及另一个具有3个 - 轴磁力计（框图见图1）。它还具有数字运动处理器，整个器件采用3 mm 2 封装，高度仅为1 mm。这使得它真正可穿戴并适用于当今许多应用，如健身监视器，但它同样可以用于检测，分析和记录任何形式的运动的高级应用程序。图1：来自InvenSense的MotionTracking 9轴传感器MPU-9250的框图三个传感器中的每一个都由三个专用服务器提供服务16位模数转换器（ADC）通过I 2 C或SPI接口访问和控制器件（SPI接口能够以20 MHz的频率访问传感器和中断寄存器） ，对于需要快速响应的应用而言。InvenSense采用晶圆级键合将CMOS MEMS和数字控制芯片集成在一个QFN封装中。陀螺仪和加速计传感器提供可编程的满量程范围，还包括辅助主控I 2 C总线，允许设备访问外部传感器（如压力传感器）的数据。还集成了数字输出温度传感器，该设备包括用于陀螺仪，加速度计和温度传感器的可编程数字滤波器。由于运动通常很慢，与微处理器相比，设备支持低 - 功率模式允许它维持手势识别和计步器功能等功能，同时处理器保持睡眠模式，从而保持系统功率。对低功耗的需求关键要素能够推动下一波可穿戴技术发展的技术将是功率，或者说能够在消耗非常低的功率水平的同时发挥功能。电池技术的发展几乎与电路集成一样快，现在有超薄，柔性电池的例子可以制成几乎任何尺寸和形状，同时仍能提供相对较高的功率。然而，事实仍然是，任何可穿戴技术中最大的组件之一是至少在一段时间内仍然是电池。从环境因素中收集能量或清除能量的概念，如热量，运动或阳光无疑会发展成为可穿戴技术的重要元素，但以这种方式收获的能量总是相对较小。因此，为了使能量收集对可穿戴技术产生真正的影响，针对该应用领域的集成解决方案需要以更少的成本提供更多。在批量生产中已有越来越多的例子。一个例子是Maxim Integrated的MAX32620/1，它被描述为一种高性能，超低功耗的ARM Cortex ® -M4F微控制器，主要针对包括运动手表在内的可充电设备，健身监视器，可穿戴医疗补丁，便携式医疗设备和传感器集线器。从闪存执行时，其有功功率为96A/MHz，在启用实时时钟时，低功耗时功耗仅为600 nA（框图见图2）。图2：Maxim Integrated的MAX32620/1框图（点击此处查看完整尺寸的图像。）该设备的一个关键特性是其外围设备管理单元（PMU），它是一个专用处理引擎，能够在主CPU保持睡眠状态时为高级外设总线（APB）和高级高性能总线（AHB）上的外设提供服务。许多制造商现在采用这种技术在事件触发的应用中提供更低功率的操作。 PMU有六个可以并行工作的独立通道，有自己的专用操作码，可以通过SRAM进行编程，其动作可以从外设直接产生的中断条件启动。最重要的是，对于可穿戴应用，MAX32620/1封装在81球晶圆级封装中，每侧尺寸小于4 mm，球间距仅为0.4 mm。但是，可以在更小的封装中实现更高的集成度;可穿戴技术的一个主要部分是连接，以及设计为“隐形”的应用，这意味着无线连接，或者更具体地说，蓝牙。蓝牙低功耗（BLE）正迅速成为标准对于将构成个人区域网络的一部分的设备，例如可穿戴技术，尤其是因为它允许他们轻松地与智能手机通信以共享可能产生的大量数据。赛普拉斯半导体公司的PSoC 4xx7_BLE系列集成了ARM Cortex ® -M0 +内核，BLE子系统和公司自己的可编程逻辑技术，以及一系列模拟和混合信号功能（参见图3为方框图）。图3：赛普拉斯半导体PSoC 4xx7_BLE的框图该器件还具有能够驱动4个公共端和32个段的LCD控制器，以及赛普拉斯的CapSense ®技术，它可以分配给任何受软件控制的GPIO引脚。它可以使用1.7到5.5 V的电源供电，并支持多种睡眠模式，可以延长电池寿命，具体取决于应用程序的要求。例如，在休眠模式下，提供的电流消耗仅下降到150 nA，同时仍保留RAM的内容。对于需要此级别功能和通信的应用，PSoC 4可用于68球形薄WLCSP（晶圆级芯片级封装）尺寸仅为3.52 mm x 3.91 mm x 0.4 mm，球间距为0.4 mm。结论可穿戴技术不是新技术;可以说，第一块戴在手腕上而不是作为表链的手表是一百多年前这一类别中最早的一个例子。目前由于各种原因而重新流行，今天的可穿戴技术大部分仍然是专为手腕设计的，但更多地侧重于以某种方式帮助佩戴者;主要是作为健身监视器，但这很快变成了类似于智能手机的东西。然而，就像原来的手表一样，这些也可以被视为主要的单向数据传输设备，因为交互仍然基于告诉佩戴者他们需要（或想要）知道的事情，例如他们的心率，或新消息已经到来。下一波可穿戴设备将把这种互动提升到一个新的水平;通过成为数据创建中心，佩戴设备的人将成为整个网络不可分割的一部分。可以假设这将把物联网变成我们的互联网。