打破可穿戴设计尺寸和功效不能两全的困局

备的性能和功能截然不同，与微控制器设计相比，基于手机应用处理器的设计需要更高的操作点而且电池寿命也更短。

　　规格

　　如果我们仔细查看典型可穿戴设备并考虑设计限制因素，就会立刻发现面临的第一个挑战是规格。可穿戴设备需要外型小巧，不突兀。这对可用的 PCB 面积提出了严格的限制，要减少电池容量，功耗要求也非常有限。典型高端手机的电池容量大约为 3000 mAh，而手表的电池容量仅为 300 mAh。由于手表的电池容量是手机的十分之一，因此需要认真考虑节能要求，以最大限度地减少充电周期。现在的消费者习惯每天给他们的智能手机充电一次，但是对于可穿戴设备，消费者期望充电周期是每周一次或更长时间，理想状态下，应达到每个月充电一次。事实上，电池容量减少和充电周期缩短意味着，我们期望智能手表的可用电量仅为智能手机的五十分之一。通过芯片集成和高级封装技术可满足对小型尺寸的需求。飞思卡尔 Kinetis Cortex-M 系列内核集成了存储器、USB 等外设，以及触摸传感和模拟组件，以减少整体系统的尺寸。Kinetis MCU提供多种封装，包括晶圆级芯片封装 （WLCSP），在最小的尺寸中提供最大的性能。

　　功耗

　　基于 Android 的可穿戴设备有硬件系统要求，限制了微控制器一些功能的使用。对于这些设备，设计人员需要的处理器要能够支持存储器可视化等功能、图形支持，并增加 CPU 带宽。调整基于 Cortex-A 的处理器（例如 i.MX 应用处理器）使之适应可穿戴设备的低功耗需求至关重要。比传统的手机处理器更低的时钟速率（例如500 MHz 对 1 GHz），可实现最佳的功耗/性能平衡，能够根据应用来优化装置的核心配置（例如更小的缓冲存储器和低功耗处理节点）。

　　查看智能手表的使用情况时，我们知道80% 的时间里它都处于睡眠模式，仅仅监测捕获环境数据的传感器，偶尔刷新显示屏。用户查看屏幕获取更新数据而不是像其与智能手机那样互动，用户与智能手表的交互通常较低。

　　用户体验

　　可穿戴设备的可用性高度依赖人与设备交互的方式，而交互界面决定了用户体验的阶段。要提供这种体验，需要考虑的设计要素包括：显示或无显示，连接类型、充电方法和频率，以及整体风格。

　　实现这些考虑要素的一个重要环节是软件。设备应运行哪类操作系统？Android 或 Linux 等完整的操作系统增强了图形功能，提供了更广泛的连接选项和更简单的可扩展性，从而可提供更多功能。然而，这些功能还会影响规格、电池寿命和成本，因为它们需要应用处理器级的设备来实现。实时操作系统能够在更小的规格中实现，充分利用带有嵌入式存储器的微控制器来减小尺寸，延长电池寿命，并降低成本。要在图形处理能力、整体性能和未来功能支持选项之间进行权衡。可穿戴设备开发人员在决定最终产品的架构之前需要询问许多问题并进行权衡分析。

　　支持创新者

　　进入可穿戴参考平台，简称WaRP。该参考平台采用混合方法推动可穿戴设备设计，帮助解决这些规格和功耗设计挑战。通过加速和简化开发，开发人员能够专注于打造差异化的特性，并加快从原型到最终产品的过程。

　　该平台包含一个主板和示例子板，能够针对不同的使用模式添加额外的子板。该混合架构将基于 Cortex-M 内核的 Kinetis KL16 MCU 与基于 Cortex-A 内核的 i.MX 6SoloLite 应用处理器相结合。这样，MCU 能够管理传感器数据，而应用处理器能够在省电模式下待机，从而实现省电和延长电池使用寿命的目的。Kinetis MCU 还被用作无线充电微控制器。WaRPboard 中的所有组件都根据低功耗、小规格和成本等标准进行选择。

　　带标准子板的可穿戴参考平台（WaRP）

　　WaRPboard 是可穿戴市场各大拥有先进技术和丰富经验的公司之间开展合作所产生的成果。飞思卡尔作为支持技术提供商，为 WaRPboard 提供微控制器、应用处理器、传感器和无线充电技术。几家其他公司提供硬件和软件开发以及制造专业知识。WaRP 上采用标准的 Android SDK 方法来进行实施，让软件开发人员能够更简便、更快速地运行他们的应用。

　　WaRPboard.org 是一个非营利性、以社区为主体的组织，提供 WaRP 服务和支持。该解决方案的硬件和软件将是开源的，并由社区推动，因此当与开源资源配套使用时无需封闭的开发工具或许可费。

　　WaRPboard 具有紧凑的设计、优化的电池寿命和电池管理、可扩展的架构、可产品化的设计，以及基于开源和社区的创新，这些优势使可穿戴设备设计人员自然而然地首先选择WaRPboard。

　　总结

可穿戴设备的未来潜力无限。如果能将移动技术与以个人用户为中心的