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希奇SoC开启可穿着未来

宣布时间:2017年08月17日 11:08    宣布者:eechina
要害词: SoC , 可穿着
作者:Lynnette Reese  贸泽电子

一款可穿着装备在购置几个月后用户能够就掉落去兴趣,被无克期的扔到抽屉的某个角落。可是新推出的芯片要能够供应更好的互联性能和新鲜的应用,才干够保证新一代产物遭到用户的迎接。

关于可穿着装备市场的调研申报显示了许多信息。一方面一部门剖析师以为可穿着市场正处于早期有巨年夜的生长潜力,而此外一些否决者批判道可穿着装备存在许多的效果。凭证《华尔街日报》的申报显示,今年美国市场会有1亿1110万件可穿着装备,相比美国2015年的市场情形增添了快要4切切件。然则裸展示来的效果是购置过可穿着装备的用户很年夜概率不会购置新的可穿着装备,与主流的电子破费产物组成强烈反差。申报一连指出35%的美国破费者应用可穿着装备的周期年夜概是六个月。此外虽然很是之一的美国成年人购置了某莳名堂的运动跟踪装备,然则近一半的人不会再一连应用它。

我们可以看出关于那些想运动调治身段安康的用户来讲,他们对计步器和睡眠质量监测仪是充斥兴趣的,然则一旦用户不在一连调治身段状态,这类对可穿着装备的兴趣和热忱就会年夜年夜降低。关于可穿着装备制造商而言,可穿着手艺是一个新兴的领域,要害是开发一款异常受迎接的应用,也就是说让用户离不开它,而不是由于一时的猎奇。

我们之前就遇到过类型的情形,早期的MP3播放器相比其时的竞争者CD播放用具有异常显着的优势,用户在慢跑的同时能够听歌切歌。然则早期的装备并没有盛行起来,这是由于加载音乐较量艰辛也较量慢,无限的存储空间限制了歌曲的数目。许多Rio MP3播放器也很现在的可穿着装备一样被用户遗忘在抽屉的某个角落里。直到苹果公司推出iPod产物,MP3播放器才取得了突破,iPod具有更年夜的存储空间,而且搭配了iTunes应用,能够赞助用户组织、质朴快速的下载歌曲。现在得出一个切合逻辑的结论就是MP3播放器与智能手机合并。

现在商业上较量告成的可穿着产物有智能手环,功效较量无限网罗运动追踪和睡眠质量监测,此外尚有智能手表,除集成了智能手环的功效还供应了智能手机的功效,能够发短信和告诉,同时内置了几款App应用,这两款产物简直占领了可穿着装备各一半的市场份额。

可是,通常所有可穿着装备都能够毗连到智能手机,而且简直所有是接纳蓝牙无线毗连要领。经由历程毗连手机上的应用能够剖析可穿着装备的数据并显示信息。同时智能手机也是毗连互联网的一个蹊径,将用户的数据上传到云服务器,用户以后对数据的处置赏罚赏罚。两款装备之间的界线(智能手表和手环)变得愈来愈模糊,由于手环取得了更微弱的盘算才干,而智能手表的续航时间变得更长。

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图1:可穿着装备浅易会与智能手机一起应用,绑定app应用,支持互联网毗连

除此以外,可穿着装备制造商如行业指导者Fitbit公司并没有弥留挣扎等着一款弗成取代的app泛起,这家公司也正在生长更富厚的产物功效,前进用户的依附性,例如心率监测,提醒用户调剂呼吸节奏,假定用户心率泛起不稳固,这个功效能够让用户岑寂上去。Fitbit和其它功效也都在探索可穿着装备怎样能够赞助慢性疾病患者例如二型糖尿病患者。除赞助用户调治呼吸节奏的现实价值外,这些功效的开发也展示出可穿着装备生长动力,就像90年月MP3播放器的生长历程似的,从少有新鲜到现在许多智能手机必备集成的功效,例如强年夜的苹果iPhone和三星的Galaxy手机。这些生长都来悔改一代智能芯片的推动,集成了强年夜高效的嵌入式处置赏罚赏罚器、可互操作的无线毗连、富厚的Flash和RAM资源、以致更严重年夜的算法和RF通讯协定。

可穿着装备的焦点

可穿着市场的生长很年夜一部门要归功于蓝牙手艺同盟组织的远见卓识,2007该组织与诺基亚Wibree同盟阻拦了合并。诺基亚的希冀是它的手机能够成为小我局域群集(PAN)无线毗连的中央(虽然其时诺基亚公司具有最早辈的无线毗连手艺,然则它也不完全清晰须要开发甚么样的焦点装备,不外它熟悉到无线传感器例如心率监测应用会成为首个完成的例子)。无线蓝牙手艺集成到移动装备的措施曾经很成熟,然则功耗有些高。是以诺基亚公司和它的协作错误泉源着手开发“超低功耗”无线手艺,接纳小容量的电池同时保证与手机的可靠毗连。

诺基亚愿景的一个倒霉因素是除它自己其他手机制造商的卖点不会是一款无线芯片,除GSM、Wi-Fi和蓝牙这些必备尺度。是以蓝牙手艺同盟为了战胜这些效果想到的措施就是在诺基亚的基础上完成一种与尺度蓝牙保持互操作性的通讯手艺,这样就会让这项手艺成为国际尺度的一部门,同时不须要特此外芯片。就这样经由一系列开发测试使命以后,蓝牙4.0在2010年推出,超低功耗蓝牙手艺(简称BLE)组成了尺度尺度必弗成少的一部门。

低功耗蓝牙手艺(BLE)支持1Mbit原始数据传输带宽,接纳小容量的纽扣电池便能够驱动。更值得庆祝的是手机操作系统厂商如苹果、安卓和微软都泉源勉励接纳经由历程BLE手艺完成互连,而且在不合的软件开发包中供应了API接口,这给app开发者供应了很年夜便利。能够我们会对BLE手艺的盛行以为一些欣喜,剖析机构ABI Research指出在2016年到2020年这样手艺的应用会保持每年34%的复合增添,2020年会到达惊人的13.5亿出货量。

可是BLE仅仅是一项先进的无线毗连手艺,它集成了物理层,完成了2.4GHz无线通讯协定栈,接纳固件的要领治理通讯历程。早期的芯片还须要一个自力的低功耗微处置赏罚赏罚器例如TI公司的MSP432来羁系RF收发器的使命历程。这一切都有点严重年夜和令人难以吸收,更像是设计的艺术而不只仅是一个工程。2012年挪威的Nordic半导体公司推出nRF51系列BLE SoC芯片,该款芯片首次集成了ARM Cortex-M0处置赏罚赏罚器、高速链接2.4GHz无线电、Flash和RAM、ADCDAC转换模块、一定的I/O资源。这类设计使得工程师不须要接纳两块芯片无线互连的处置赏罚赏罚妄图,ARM处置赏罚赏罚器能够同时运转应用也能完成无线互连。

两个芯片的处置赏罚赏罚妄图较量占用空间,功耗也照顾的增添,由于处置赏罚赏罚器须要能够运转应用代码的同时保持无线互联(这个特另外功效接纳传统处置赏罚赏罚器来完成不是很理想)。此外工程师还必须应用两种不合的开发情形,然后又要确保应用法式模范模范和BLE通讯协定栈的高效联络(通常会存在一定的难度)。这不只对运着手表厂商(如Suunto、Garmin)来时是一个寻衅,关于刚兴起的可穿着装备来讲也是个异常年夜的疑问。我们还要面临更多的效果,如更年夜的严重年夜性、更年夜的PCB面积、和更高的功耗效果。

这款基于ARM内核的BLE SoC器件关于可穿着市场是一个异常年夜的推动力,选择ARM处置赏罚赏罚器着实不是有时,这款处置赏罚赏罚器内核的设计尺度就是低功耗、移动类应用、和全球规模内的普遍接纳能够确保更好的支持度、更熟悉的开发情形和开源扩年夜源代码库。此外一个明智的选择是Nordic半导体公司推出的开发情形能够让可穿着装备开发者加倍专注应用代码的开发,不须要担忧软件与BLE协定栈的集成效果,这部门使命曾经有专业的工具来完成,年夜年夜降低了射频(RF)工程方面的严重年夜性——让可穿着装备设计师专注于产物的差异化设计。

博通(Broadcom)公司紧跟Nordic半导体公司的市场脚步,现在Cypress半导体、Dialog半导体、NXP和STM微电子每家公司都推出了类似的高集成BLE SoC器件,接纳ARM Cortex-M0或-M3嵌入式处置赏罚赏罚器、2.4GHz无线、Flash和RAM和焦点装备。

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图2:Cypress半导体公司设计的BCM20732S芯片模块图,现在有多家半导体供应商都在临盆这款高度集成的BLE SoC器件。这款SoC集成了ARM 处置赏罚赏罚器、2.4GHz无线、Flash、RAM、电源治理模块、ADC和DAC和I/O资源。(图片泉源:Cypress半导体)

到现在为止,自2015年Nordic半导体公司推出nRF52系列芯片,该公司曾经在这方面处于争先职位,这个系列器件接纳更强年夜的处置赏罚赏罚器,ARM Cortex-M4F联络2.4GHz无线电,和Flash和RAM资源。这家公司撒播张扬“这款SoC给严重年夜的BLE应用设计供应了单芯片的处置赏罚赏罚妄图”。更主要的是,除增添的功效,这系列芯片的功耗是nRF51系列的一半,这无疑增添了事实产物电池的应用寿命。

可是这仅仅是泉源,智能手机的互连推动了BLE的生长,可穿着装备接纳更先进的无线手艺,这个市场有望每年扩年夜2.45亿单元的出货量,到2019年预计会到达250亿美元的市场价值(凭证CCS Insight机构的意料)。这个巨年夜的市场许多数导体公司都邑加入出去,其他供应商关于Nordic半导体公司推出的基于ARM Cortex M4内核BLE SoC的回声必将会加速推出更强年夜的产物。

生长及多样性

有了最新一代的蓝牙智能SoC器件,OEM厂商便可以凭证之前开发运着手表的要领进一步提升可穿着装备用户的体验感,好比带有GPS功效纵然价钱昂贵也会遭到专业和专业活发动的喜欢。运着手表设计的目的是统计速率、心率和功率数据,有助于提升运动效果。可是像Suunto、Polar的产物都很小巧,简直天天都须要充电,市场份额较量年夜的可穿着装备必须要能够再一次充斥电的情形下运转一周或许更长。

Fitbit公司最新推出的Charge 2产物展示了是若何从装备集成的监测器取得心率数据并阻拦处置赏罚赏罚,给用户供应更准确的卡路里消耗数据,和有氧运动状态时怎样随着时间变换而变换的(某个用户的运动情形怎样与同年岁的用户阻拦较量),当压力上升还会告诉用户的呼吸的节奏。虽然Fitbit公司不想地下产物设计的神秘,然则我们可以迷信的意料就是这些特殊剖析功效的算法都是在BLE SoC处置赏罚赏罚器上运转完成的。

这家公司和竞争者异常都在起劲将它们的产物推行给更多的用户,网罗一些慢性疾病患者,例如糖尿病患者。现在的可穿着装备不克不及够直接丈量血糖——现在假定接纳非侵入式传感器来跟踪糖尿病的安康状态是相当难的——然则手环能够有用的勉励糖尿病患者保持磨炼。天天的运动既能够降低血糖水平也能减轻耐久疾病带来的影响好比心血管疾病。例如研究职员发现天天保持1400步能够使糖尿病去世亡率降低21%。

基于BLE SoC的可穿着装备现在正在引入特此外功效例如心率的变换和肌肉的氧含量。两次心跳距离周期的变换是心脏变换的主要目的。有相同心跳的两小我他们的心脏状态能够有很年夜不合,关于安康的人来讲,凭证英国一家医疗保健公司研究发现,较低的心率差异性则是太过磨炼的体现,这时间间可穿着装备能够实时建议用户重新部署运动妄图,关于那些做过心脏手术的人,较低的心率差异性则是恢复情形差或许能够是心脏病发生生气的表征。肌肉血氧含量表征的是血液中氧气的含量,与传统丈量法师相比,好比手指的氧饱和度能够更高一些。肌肉血氧含量能够很好的体现出用户运动靠近疲劳的水平,美国公司Moxy是这项手艺的先驱者之一。

虽然外出磨炼前进身段本质对每小我来讲都是有利益的,然则这个事宜自己能够没有足够的动力让年夜多数用户来购置一款可穿着装备;OEM厂商以为保持一种“加倍知足”的生涯状态能够更具普遍的吸引力。是以我们可以看到一些基于BLE的以“起劲生涯要领治理”为主要功效的可穿着装备推向市场。这些产物正徐徐打破医疗装备与可穿着装备之间的界线,美国食物与药物治理局(FDA)给这些产物重新划分了种别:“浅易性安康装备”。这个类其他尺度产物就是Vinaya公司设计的产物ZENTA,会在2017年春季上市。

这款产物集成了加速率计、麦克风、生物丈量传感器和触觉引擎,能够搜集噪声、运动和生物旌旗暗记网罗心率、心率变换率、呼吸要领、皮肤电运动情形、皮肤温度、脉搏传输时间、脉搏速率和血氧饱和度等。ZENTA群集这些信息并有学习算法阻拦处置赏罚赏罚,为用户天生一个文档赞助他们保持更平衡的生涯要领。关于Vinaya关于ZENTA的产物功效简介能否具有迷信凭证还须要更多的人加入议论辩说,然则这款装备展示Nodrdic半导体公司的nRF52832 BLE SoC能够处置赏罚赏罚多个传感器一连的数据输入、严重年夜的算法和保持与智能手机的无缝毗连。

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图3:Vinaya公司出品的ZENTA可穿着装备是新一代具有代表性的产物,集成了多个传感器、严重年夜算法处置赏罚赏罚,为用户供应更多的产物价值。(泉源:Nordic半导体公司)

可穿着装备的巨年夜远景不只仅局限在破费电力领域,例如美国的自动化控制公司Honeywell(霍尼韦尔)就在这方面下起了功夫。该公司与芯片制造商TI(德州仪器)联络为消防员开发了一款监测产物。消防员佩带BEL SoC的可穿着装备能够监测消防员的心率、呼吸、运动和手势等,然后将信息传输给移动端装备(类似于智能手机然则接纳了更强年夜的Intel Quark SE 微控制器),然后经由历程WiFi或许蜂窝群集将数据进一步传输给云服务器。这类接纳多个传感器搜集不合旌旗暗记的利益在于能够更好的回声出消防员能否处于优胜的身段状态。

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图4:Honeywell和TI这两家公司正在亲近协作将可穿着装备扩年夜到其他领域。例如他们联络开发了一款移动终端手机可穿着装备的数据并进一步传输到云服务(泉源:Intel)

要害在于集成

第一代可穿着装备与第一代移着手机类似——在自己应用领域异常好用然则局限性很年夜。随着BLE SoC、电池、固件和硬件平台的提升,产物的功效也随之有了较年夜的改变。

可是依然存在的效果是除非用户阻拦专业的运动训练否则功效再多的产物也不克不及够保持恒久的吸引力。虽然云云,可穿着装备为了体现价值至少能够为用户供应有用的数据剖析和指导,这样用户才会徐徐鉴赏这类产物而不只仅是一个新鲜的事物,后续的产物可以集成更多有价值的功效来勉励潜在用户购置。凭证Forbes机构查询会见,美国逾越50%的iPhone用户在新品推出时都邑升级他们的手机,虽然他们现在的手机用的很合适,为甚么可穿着装备不克不及够这样呢?

可是可穿着装备市场的耐久贫贱的真正要害在于赓续的集成。文本、互联网毗连、MP3播放器、摄像机,更不要说蓝牙无线毗连了都曾经作为是当今智能手机的基本功效,这样智能手机就具有了一定的弗成取得属性。异常的安康跟踪、压力治理、慢性疾病减缓、使命效力和安然功效(能够尚有更多)都可以集成到可穿着装备中,让它成为一款异常主要的破费电子产物。也就是说可穿着装备未来的生长变得愈来愈难意料,凭证Endeavour Partner机构的研究体现许多的创新都是来自于手艺与人类心思和生物学特点上的一些联系,Endeavour Partner机构指出这个方面很少的人能够明确,我们不克不及够显着的看出在年夜众市场上甚么产物是不须要的或许是不着实际的。

可是岂论事实可穿着装备开发者会推出甚么样的商业应用,芯片供应商都邑一连起劲提升BLE SoC性能,让它能够胜任可穿着装备赓续增添的盘算和通讯性能需求。

作者简介:

Lynnette Reese是贸泽电子的一名手艺工程师,卒业于路易斯安那州立年夜学电子工程学专业,学士学位。加入贸泽电子之前,她曾经在嵌入式硬件和软件方面有15年的使命履历,任职过的公司有TI(德州仪器)、Freescale飞思卡尔)和Cypress(赛普拉斯)半导体。虽然她的职业生涯是在Johnson Controls公司做一名应用工程师开真个。

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bijinyi 揭晓于 2017-9-8 18:51:24
学习了。
lindeijun 揭晓于 2017-9-14 11:14:51
长见识啦
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