過去的一年無疑是半導(dǎo)體行業(yè)激動(dòng)人心的時(shí)刻。硅企業(yè)之間的共同熱情一直在上升。

這種現(xiàn)象背后的主要驅(qū)動(dòng)因素是可穿戴技術(shù)。熟悉的物品，如服裝，眼鏡，珠寶和手表，正在安裝傳感器，處理器和顯示器 - 你以前不會(huì)期望在這些日常物品中找到的技術(shù)。這個(gè)市場的潛力令人印象深刻。

因此，如果可穿戴設(shè)備是每個(gè)人都在狂歡的東西，為什么似乎很少有公司真正知道如何設(shè)計(jì)它們呢？本指南概述了如何解決可穿戴設(shè)備市場在設(shè)計(jì)下一代可穿戴技術(shù)時(shí)面臨的當(dāng)前問題。

規(guī)則1：擴(kuò)充，不復(fù)制

可穿戴設(shè)備的一個(gè)重要方面是用戶體驗(yàn)和界面?？纱┐髟O(shè)備界面的設(shè)計(jì)應(yīng)該基于消費(fèi)者如何使用它們，而不是復(fù)制智能手機(jī)或平板電腦的體驗(yàn)。

盡管使用像Android這樣流行的現(xiàn)成操作系統(tǒng)可能聽起來像是帶有屏幕的設(shè)備的快速簡便的修復(fù)程序，但最好設(shè)計(jì)一個(gè)定制的，完全蒙皮的界面，以適應(yīng)微型顯示表面的范圍。

更重要的是，可穿戴設(shè)備應(yīng)該增強(qiáng)其他移動(dòng)設(shè)備，而不是試圖取代（部分）其功能。嘗試使用清單方法填充功能將導(dǎo)致設(shè)備功率不足，用戶將很快放棄。

相反，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該專注于優(yōu)化用戶和機(jī)器界面，以確?？纱┐髟O(shè)備能夠很好地協(xié)同工作并與其他移動(dòng)設(shè)備協(xié)同工作。

規(guī)則2：設(shè)計(jì)，不要重復(fù)使用

每個(gè)工程師都聽說過“設(shè)計(jì)和重用”方法。但是，該原則僅適用于已被證明普遍有效的設(shè)備;可穿戴設(shè)備的情況并非如此。

盡管可穿戴設(shè)備本質(zhì)上是移動(dòng)設(shè)備，但它們對(duì)智能手機(jī)和平板電腦有不同的特定要求（稍后會(huì)詳細(xì)介紹）。

將移動(dòng)SoC用于每個(gè)可穿戴設(shè)備類別（智能手表，智能眼鏡，智能腕帶等）是不可持續(xù)的，不僅因?yàn)檫@些設(shè)備具有不同的形狀和尺寸，而且主要是因?yàn)樗鼈兊墓β史植伎赡馨l(fā)生根本性的變化。

今天的可穿戴設(shè)備在電池壽命方面通常存在一定差距。大多數(shù)當(dāng)前的可穿戴健身設(shè)備通常持續(xù)兩到三天，而它們應(yīng)該持續(xù)數(shù)周或數(shù)月。據(jù)報(bào)道，一些智能手表的電池壽命不到一天;大多數(shù)消費(fèi)者預(yù)計(jì)至少一周。人們對(duì)智能手機(jī)/平板電腦和可穿戴設(shè)備有不同的期望，通常不會(huì)將充電方案納入他們使用這些超便攜式設(shè)備的日常習(xí)慣中。

另外，如果智能手表應(yīng)該在白天充當(dāng)普通手表，在晚上充當(dāng)睡眠健康監(jiān)視器，用戶何時(shí)會(huì)為它們充電？

規(guī)則 3：一種尺寸并不適合所有人

可穿戴設(shè)備具有不同的功能，需要特定類型的SoC。如果要為智能設(shè)備創(chuàng)建計(jì)算平臺(tái)，則需要考慮兩個(gè)主要類別：

輸入可穿戴設(shè)備

輸入可穿戴設(shè)備是健身手環(huán)、心率監(jiān)測器、睡眠監(jiān)測器和近場通信 （NFC） 環(huán)等設(shè)備。它們本質(zhì)上是智能的、連接的傳感器，具有極少或沒有顯示器，具有極低的功率要求。它們的主要作用是收集原始數(shù)據(jù)，然后過濾并將其發(fā)送到中央集線器，無論是移動(dòng)設(shè)備（智能手機(jī)或平板電腦）還是連接家庭中的住宅網(wǎng)關(guān)。在集線器上，此數(shù)據(jù)將轉(zhuǎn)換為可用信息。然后，其他功能可以基于該信息啟用自動(dòng)操作或警報(bào)。

對(duì)于此類別，基本要素是設(shè)計(jì)盡可能低功率的連接。這些器件通常需要高性能 32 位 MCU 級(jí)處理器來實(shí)現(xiàn)快速、高效的處理，理想情況下是緊湊的封裝、統(tǒng)一的 MCU/MPU 和 DSP 嵌入式處理器內(nèi)核。設(shè)計(jì)人員還需要為基帶通信選擇解決方案。將藍(lán)牙 LE（低功耗）與 FM 結(jié)合在一個(gè)小型集成無線電解決方案中，是超低功耗可穿戴應(yīng)用的理想選擇。

根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域，設(shè)計(jì)人員還可以包括專用硬件來支持陀螺儀或運(yùn)動(dòng)傳感器。

輸出可穿戴設(shè)備

輸出可穿戴設(shè)備是智能手表或智能眼鏡等設(shè)備，可以快速輕松地訪問即時(shí)信息。這些信息通常可以放在小屏幕上，并且可以快速實(shí)時(shí)地提供給用戶。輸出可穿戴設(shè)備旨在加速日常任務(wù)，并提供一種更直觀的技術(shù)交互方式。

在為輸出可穿戴設(shè)備設(shè)計(jì)芯片組時(shí)，設(shè)計(jì)人員需要確保SoC中的每個(gè)處理器都盡可能有效地使用。在構(gòu)建底層系統(tǒng)時(shí)，低功耗仍然是主導(dǎo)因素，但重點(diǎn)應(yīng)該是創(chuàng)建一個(gè)通用平臺(tái)，該平臺(tái)可以執(zhí)行智能手機(jī)或平板電腦可能執(zhí)行的任務(wù)的子集。

這種智能眼鏡平臺(tái)的一個(gè)例子可以通過將低功耗，高性能的CPU與最小的可用OpenGL ES 3.0 / OpenCL GPU，支持H.264的硬件視頻轉(zhuǎn)碼器，可配置的OpenVX就緒ISP管道以及支持Wi-Fi 802.11n 1x1和藍(lán)牙的連接處理器配對(duì)來設(shè)計(jì)。

規(guī)則4：始終在線思考，考慮低功耗

可穿戴設(shè)備的小尺寸決定了使用極小的電池，這限制了這些設(shè)備的電池壽命。因此，可穿戴設(shè)備需要智能技術(shù)，在設(shè)計(jì)的各個(gè)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)低功耗方法。這是為了確保處理器盡可能高效地運(yùn)行，并且以適應(yīng)短時(shí)間的激烈活動(dòng)，然后是較長的空閑時(shí)間。設(shè)計(jì)人員必須實(shí)施（或選擇已經(jīng)實(shí)施的處理器）高級(jí)電源管理技術(shù)，例如自動(dòng)啟用時(shí)鐘門控，智能地打開/關(guān)閉特定內(nèi)核或集群的電源的能力，以及智能地使用Microkernel固件為DVFS和電源管理決策過程提供較低延遲的工作負(fù)載反饋。

為了補(bǔ)充硬件，可穿戴設(shè)備需要支持適當(dāng)?shù)牡凸臉?biāo)準(zhǔn)，以實(shí)現(xiàn)長時(shí)間的“始終在線”功能。盡管有很多選項(xiàng)可供選擇，但該標(biāo)題的主要競爭者是藍(lán)牙LE。

藍(lán)牙 LE 是藍(lán)牙無線技術(shù)的電源友好型版本，旨在為大眾市場提供實(shí)用的連接。藍(lán)牙LE的功率效率使設(shè)備需要長時(shí)間耗盡微小的電池;更好的是，藍(lán)牙與現(xiàn)有的智能手機(jī)和平板電腦兼容，用于設(shè)備到設(shè)備的通信。

規(guī)則5：安全高于一切

可穿戴設(shè)備需要多層安全性，因?yàn)樗鼈兛梢栽L問的數(shù)據(jù)具有敏感性：

設(shè)備安全性：可穿戴設(shè)備需要安全地運(yùn)行操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序;這需要支持多個(gè)安全環(huán)境

鏈接安全性：必須保護(hù)和加密可穿戴設(shè)備和中央集線器之間的信息傳輸

云安全：個(gè)人信息的存儲(chǔ)是另一個(gè)微妙的領(lǐng)域;消費(fèi)者希望知道他們的詳細(xì)信息遠(yuǎn)離不需要的入侵者

這些安全層應(yīng)該在硬件和軟件中啟用，并且可以從核心級(jí)別一直擴(kuò)展到系統(tǒng)級(jí)別。實(shí)現(xiàn)核心級(jí)安全性的一個(gè)例子是基于虛擬化的方法，其中多個(gè)操作系統(tǒng)可以在多個(gè)安全上下文中共存，從而支持跨多個(gè)應(yīng)用程序和內(nèi)容源的安全內(nèi)容交付、安全支付、身份保護(hù)等。

規(guī)則6：建立可行的生態(tài)系統(tǒng)

越來越多的公司開始意識(shí)到，開發(fā)者生態(tài)系統(tǒng)對(duì)任何消費(fèi)者平臺(tái)的成功都是多么重要。同樣的規(guī)則也適用于可穿戴設(shè)備：開發(fā)人員需要看到可穿戴設(shè)備的增值因素，否則他們不會(huì)創(chuàng)建超過幾個(gè)應(yīng)用程序。

為可穿戴設(shè)備創(chuàng)造繁榮環(huán)境的另一個(gè)重要因素是API和設(shè)備相互通信的開放方法。例如，將兼容性限制為僅某些品牌的設(shè)備意味著消費(fèi)者將沒有動(dòng)力購買可穿戴設(shè)備，除非他們擁有該特定品牌。像最近的AllSeen聯(lián)盟這樣的努力是朝著正確方向邁出的一步，以便為平臺(tái)和API創(chuàng)建一個(gè)開放的標(biāo)準(zhǔn)。

規(guī)則 7：獲得合適的價(jià)格

最后，可穿戴設(shè)備需要采用類似于智能手機(jī)和平板電腦兄弟的三層定價(jià)模式，使其可供盡可能多的消費(fèi)者使用。圍繞可穿戴設(shè)備的嗡嗡聲如此之大，甚至像耐克這樣的時(shí)尚品牌也進(jìn)入了這個(gè)新的產(chǎn)品類別。通過創(chuàng)建入門級(jí)、中端和高端設(shè)備，公司可以創(chuàng)建即時(shí)、引人注目且完整的設(shè)備陣容，以滿足不斷增長的消費(fèi)者需求。

設(shè)計(jì)可穿戴設(shè)備的未來

為任何市場設(shè)計(jì) SoC 時(shí)，明智的方法是使用經(jīng)過驗(yàn)證的解決方案。在過去的十年中，Imagination Technologies一直在創(chuàng)造多媒體、處理器和連接IP，這些IP已經(jīng)從一些行業(yè)領(lǐng)先的芯片供應(yīng)商那里出貨了數(shù)十億個(gè)移動(dòng)和嵌入式設(shè)備。Imagination 提供構(gòu)建互聯(lián)設(shè)備所需的所有 IP、設(shè)計(jì)服務(wù)以及軟件工具和平臺(tái)。除了這些IP系統(tǒng)優(yōu)化的技術(shù)之外，Imagination還可以提供像FlowCloud這樣的增值解決方案，這是一個(gè)幫助公司提供完整的物聯(lián)網(wǎng)就緒解決方案的平臺(tái)，包括所有安全/設(shè)備到設(shè)備和設(shè)備到云的通信/后端服務(wù)。

鑒于可穿戴設(shè)備的潛力，考慮到從芯片制造商和OEM到消費(fèi)者和運(yùn)營商的每個(gè)人都相信這類設(shè)備將在未來十年內(nèi)需求量很大，可穿戴設(shè)備顯然有機(jī)會(huì)取得成功。一旦達(dá)到臨界質(zhì)量，可穿戴技術(shù)將嵌入我們生活的方方面面，使我們能夠做得更好、更快、更簡單。

審核編輯：郭婷