点亮可穿戴光环的半导体技术

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 点亮可穿戴光环的半导体技术 记 2014 可穿戴设备半导体设计 技术论坛 中国论文网 /8/view-12733583.htm 即使在严寒的冬季，可穿戴技术 的热度依然不减。它已经成为了电子技 术的未来明珠。在由今日电子杂志 和 21IC 中国电子网举办的可穿戴设备 半导体设计技术论坛上，来自一线半导 体厂商的代表和行业专家与期望在这个 新兴行业大展身手的听众一起，共同探 讨了怎样用半导体技术构筑可穿戴技术 的广阔空间。 中国软件行业协会嵌入式系统分 会副理事长何小庆老师为论坛做了开场 演讲。他认为， “穿戴设备是互联网和物 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 联网的延伸，是计算的革命，未来将改 变我们的生活方式。 ” 何小庆老师将可穿戴设备的发展 归结为 IT 技术发展的第三波浪潮，其 发展速度已经大幅超过了传统 P C 和智 能手机的发展速度。尤其是 2014 年， 已经成为了可穿戴技术发展历史上不平 凡的一年。从年初 CES 上的无限风光， 到年中各大卖场的少人问津，再到年底 的黑色星期五抢购潮，可穿戴技术历经 动荡后更显无限生机。根据市场公司的 预测，2014 年的智能手表发货量将达到 800 万个，到 2015 年则会超过 2300 万 个。 “可穿戴设备是一个典型的嵌入 式系统，由嵌入式处理器加传感器和射 频组成”，何小庆老师指出，基于 ARMCortex M3 的 MCU 是穿戴设备主 流处理器，蓝牙 4.0（BLE）是主要采 用的无线协议技术。在当前的可穿戴设 备设计中，降低芯片的功耗是设计首要 难点。目前采取的方法多为让处理器快 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 速执行命令，快速睡眠，再快速唤醒。 另一个重点在于保证传感器采样的实时 性、数据完整性和低功耗平衡，还要不 断改进生物传感器技术。此外，人机交 互方式、充电方式，工业设计，都需要 进一步提升。 在最后，何老师给出对可穿戴行 业的发展给出建议， “可穿戴设备是科技与商业的结 合，获得商业成功很难，大家要有耐心。 ” 在何小庆老师的演讲结束后，来 自半导体厂商的代表开始登台，展示各 自的解决方案。 首先是意法半导体公司，其在可 穿戴设备刚兴起的时候就进入了这个市 场，现在更是在着重打造可穿戴生态圈。 意法公司认为完善的生态环境是半导体 公司取胜的基石，因此力推涵盖方案提 供、方案制造和服务提供的闭环生态系 统。由于其产品线非常宽广，因此能提 供完整的可穿戴产品解决方案。以智能 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 手表为例，ST 退出了以 STM32 单片机 为中心，外围配以蓝牙模块、加速度计 和陀螺仪等各种传感器，还有充电管理 器和电池管理器的解决方案。作为核心 的 STM32 单片机，根据片上闪存的大 小，可分为主流、超低功耗和超高性能， 现已应用在智能手表，智能手环、空气 果等多个产品中。在传感器方面，意法 半导体的产品种类不但广泛，而且针对 睡眠监测、医疗健康、运动监测、手势 识别、惯性导航等专项应用都开发了各 自的算法。最近，意法半导体还推出了 光电式心率检测的集成解决方案，大幅 降低了系统开发成本。 为了便于工程师开发，意法半导 体还提供可穿戴应用参考设计的原理图、 PCB 文件、源代码；并且，还有验证过 的原型机和开发板，方便工程师进行快 速的开发。 模拟混合信号厂商 Silicon Labs 对可穿戴设备的设计细节更为关心。其 认为产品差异化是产品胜出的关键。而 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 差异化就包括了工业设计和人机界面、 传感器的使用、可用性和增值服务等要 素，因而就要在产品特点、电池寿命、 成本和设备大小方面进行权衡。电池寿 命是可穿戴产品能否成功的最重要因素， 其中，选择正确的 MCU 又对电池寿命 起着决定性作用。Silicon labs 的 EFM32 单片机，因为采用了 ARMCortex-M3 内 核，具有极低的工作电流和休眠电流， 可大幅延长电池寿命；并且，EFM32 还具有外设反射系统，可以根据时钟命 令来直接唤醒传感器进行采样，无须处 理器内核启动，提高了能耗使用性。 传感器是产品功能多样化的灵魂， Silicon labs 可提供多种有特色的传感器， 如单芯片数字紫外线指数传感器 Sill 32，还有心率和血氧传感器 Sil14x，它 们能提供丰富的功能组合。像 Sil1 32 就能提供实时和累积的紫外线光照信息， 加之整合的环境光传感器，适合健身健 康应用。而 Sil14x 除了有与 Sil132 相同 的功能外，还支持心率和血氧测量。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 最后一点，可穿戴产品的通信功 能是必不可少的，Silicon labs 可提供支 持智能蓝牙的产品，可大幅降低传输能 耗。 综合以上产品，加之以 SimplicityStudio 开发平台， Silicon labs 为开发者提供了一个通用便捷的开发平 台。 除了这些国际芯片大厂，来自国 内的芯片公司也开始在可穿戴领域崭露 头角，光聚科技就是其中的代表。他们 对可穿戴产品有着独特的认识， “很多可 穿戴式产品还仅仅是可以穿戴而非想要 穿戴，对于用户来说，功能和设计都缺 乏刚性需求” 。光聚科技眼中的刚性需 求就是便携式医疗。对于中国千百万的 家庭来说，这将是一个意义重大的应用。 根据艾媒咨询（iMediaResearch）数据 显示，2012 年中国可穿戴便携移动医疗 设备市场销售规模达到 4.2 亿元，预计 到 201 5 年这一市场规模将超过 10 亿元。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 光聚科技预计柔性传感器和可植 入技术将是未来可穿戴医疗产品的重要 推手。在植入式医疗关键技术的研究方 面，光聚科技已经研制了以金、铂、钛 等多种材料为导体，二氧化硅、氮化硅、 聚酰亚胺、聚对二甲苯为绝缘材料等多 种结构和型号的植入器件。 虽成立时间不长，但光聚科技已 经成为了亚太地区唯一一家医疗级设备 芯片供应商。针对移动健康（穿戴式） 应用的 SOC 处理芯片 WT01 是其今年 推出的最新产品。该产品具有单通道 （最高支持 8 通道）高速 500SPS、16bit ADC 采集； 200 超低功 耗；3mm3mm 超小封装等特点。由于 采用了国麻省理工学院提供的 MIT-BIH 数据库，WT01 可以精确解析 48 种 ECG 样本。同时，运用上文提到的可植 入器件，光聚科技还推出了动态血糖仪。 这种产品一经植入患者皮肤，可连续监 测 35 天，完全掌控血糖波动趋势。 从本届论坛上所展示的方案来看， -精选财经经济类资料- -最新