可穿戴電子設(shè)備中的組件

　　現(xiàn)在我們來看一下典型可穿戴系統(tǒng)的組件。下圖給出了一個可穿戴系統(tǒng)的方框圖，該系統(tǒng)包含了我們前文所述的所有功能。

　　請注意，根據(jù)所采用的主處理器的類型，可以在單個處理器芯片中集成更多的外設(shè)功能。例如，賽普拉斯大部分的PSoC器件都可以輕松集成電容式感應(yīng)功能，并且無需單獨的觸摸控制器。同樣地，賽普拉斯PSoC4(旗艦cortex M0器件)可以集成段式LCD驅(qū)動器。

　　可穿戴設(shè)備的重要子系統(tǒng)是數(shù)據(jù)采集或傳感器子系統(tǒng)。根據(jù)器件的類型，其可能是只有幾個MEMS傳感器的簡單系統(tǒng)，也可能是采用專用傳感器集線器連接相關(guān)傳感器的復(fù)雜系統(tǒng)。MEMS傳感器在用于監(jiān)控人體各方位運動的健身和健康設(shè)備中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。這些傳感器又稱為運動傳感器。所有這些傳感器都是通過I2C或SPI通信接口提供數(shù)字式運動信息。此類傳感器的示例包括3軸加速計、陀螺儀、磁力計和氣壓高度表。

　　圖2 – 可穿戴電子系統(tǒng)

　　另一種傳感器類別是廣泛應(yīng)用于醫(yī)療保健設(shè)備的模擬傳感器。此類傳感器示例包括心率監(jiān)控器、EEG等生物計量傳感器。模擬傳感器需要稱為模擬前端(AFE)的特殊組件。AFE包含運算放大器、濾波器和ADC，其用于將模擬信號調(diào)節(jié)并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，以便于CPU處理。此功能有時可與CPU集成，例如賽普拉斯的PSoC，其通信功能可以直接用作傳感器集線器。

　　還有一個重要的子系統(tǒng)是用戶界面(UI)系統(tǒng)。用戶如何與可穿戴設(shè)備交互是極其重要的考慮因素。為了最大限度地降低復(fù)雜性，交互應(yīng)當(dāng)盡可能地直觀。流行的UI技術(shù)是電容式觸摸感應(yīng)技術(shù)，其經(jīng)驗證為目前最直觀的UI。根據(jù)相關(guān)應(yīng)用的不同，可以采用多種方式實現(xiàn)電容式UI，如：觸摸屏、按鍵與滑條等。另外，LED、蜂鳴器和振動電機(jī)等UI元件可以幫助實現(xiàn)設(shè)備向用戶提供的提醒與反饋。例如，與手機(jī)連接的智能手表需要在有消息時提醒用戶。脈寬調(diào)制(PWM)是驅(qū)動這些元件的關(guān)鍵。PWM可用于實現(xiàn)調(diào)光等各種LED效果，而且還能提供實現(xiàn)觸覺反饋的各種振動效果。如果在固件中實現(xiàn)，這些技術(shù)需要精確的定時和頻繁的CPU處理。因此，關(guān)鍵是選擇支持硬件PWM的處理器/控制器。例如，賽普拉斯的PSoC4可以支持被稱為TCPWM的硬件PWM塊。

　　MCU能夠解決上述挑戰(zhàn)!

　　除了需要應(yīng)用處理器的高級信息娛樂設(shè)備之外，MCU可以充分滿足大多數(shù)可穿戴設(shè)備的需求。另外，最新MCU可在單個芯片中集成大部分功能。這對降低可穿戴設(shè)備的整體尺寸和BOM成本都具有重要作用。例如，賽普拉斯的PSoC能夠集成以下功能(請注意：功能的可用性取決于相關(guān)部件)。如欲了解有關(guān)相關(guān)部件的更多詳情，敬請訪問：www.cypress.com/psoc。

　　• 低功率32位ARM架構(gòu)(支持ARM cortex M0與M3);

　　• 256KB閃存，64KB RAM;

　　• 電容式觸摸感應(yīng);

　　• 段式LCD驅(qū)動器;

　　• 硬件PWM;

　　• SPI/I2C/UART通信;

　　• 模擬前端(比較器、12位SAR ADC);

　　• 全速USB 2.0

　　智能手表的應(yīng)用示例

　　我們在本文結(jié)尾來看一下采用PSoC和外部組件能夠?qū)崿F(xiàn)的一種典型智能手表的方框圖。這樣能夠讓您了解系統(tǒng)級實現(xiàn)方案，以及PSoC能夠如何幫助快速開發(fā)解決方案。中間的藍(lán)色方框表示能夠集成到單個PSoC的功能。

　　圖3 – 典型的智能手表系統(tǒng)