用蓝牙及ARM? Cortex?微控制器打造穿戴式产品

功耗4.0/4.1版本的单模系统单芯片，采用的是Cortex-M0处理器核心。在传输与接收模式下，DA14580只需4.9mA电流，深层休眠模式下更低于600nA，电压为3V。这款组件最低只要0.9V电压就能运作，因此也很适合用在完全自动系统的采电功能。DA14580采芯片级封装，体积只有2.5 x 2.5 x 0.5mm，可应用在超小型穿戴式产品。

更高端的例子包括东芝 TZ1001MBG和TZ1011MBG应用程序处理器，采用Cortex-M4核心、蓝牙低功耗控制器外加射频电路(RF circuitry)，还有Flash内存与传感器。 TZ1001MBG已整合加速仪，TZ1011MBG除了加速仪还则可望结合磁力计与陀螺仪。因为使用了具有数字讯号处理功能及浮点运算器的高效能Cortex-M4，可结合来自芯片内外多重传感器的数据。这两款处理器还整合高解析模拟数字换器(ADC)，能把脉冲波等来自外部装置或心电图传感器的信号转换成数字数据 。

4 开发平台

要加速完成原型与产品开发并把握穿戴式风潮所带来的创新商机，如何轻松取得最新技术是相当重要的一点。研发人员以Cortex-M系列核心开发产品与应用程序时，ARM mbed™能提供一个关键的开放原始码平台，提供各式各样的开发工具包与开发板，还有自由网工具及开放原始码链接库。mbed平台让开发人员能随意混搭微控制器、无线电与传感器等各种组件，同时为蓝牙低功耗、Wi-Fi、蜂窝式等各种无线连网技术提供软件堆栈。除此之外，为云端服务提供应用程序编程接口时，mbed也能简化这类IP服务的整合过程。

mbed软件开发工具包(SDK)是根据Apache 2.0免费软件执照授权，是一种开放原始码C/C++软件平台。除了能够打造复杂项目，mbed软件开发工具包还能为低阶ARM Cortex微控制器软件接口标准(CMSIS)的应用程序编程接口提供硬件抽象层。这使得处理器软件接口一致且简化，方便接口周边、实时操作系统与中间件运作，进而简化软件的再利用并缩短新进开发人员的学习曲线。mbed平台的网络编译程序乃根据已成业界标准的ARM专业用C/C++编译程序开发而成，是一种功能强大的网络整合开发环境(IDE)，采用mbed硬件开发工具包(HDK)的硬件可免费使用。mbed编译程序还支持不同工具链的完整导出。此外，mbed组件数据库还有可重复利用的链接库，适用于传感器等各种硬件、中间件以及物联网相关服务。

mbed硬件开发工具包(HDK)提供完整的微控制器子系统设计档案，还有打造开发板及客制化产品时所用的韧体。根据此一硬件开发工具包所设计的开发板，包括飞思卡尔、恩智浦(NXP)、意法半导体和Nordic Semiconductor等半导体大厂所推出的Cortex-M核心开发板，一般来说是启用mbed平台最快的方式。其中较为特别的像是Nordic Semiconductor所生产的nRF51822-mKIT，即为蓝牙低功耗关键开发工具包之一，采用前面提过的nRF51822 系统单芯片，是第一款专门针对蓝牙低功耗应用程序所设计的mbed开发平台。此套件完全兼容于mbed蓝牙低功耗应用程序编程接口，能简化协议堆栈的使用，还有各种mbed软件链接库。透过ARM mbed生态系统结合nRF51822-mKIT与蓝牙低功耗应用程序编程接口，是利用平台快速并简易开发穿戴式产品的绝佳案例。

5 用户接口与应用程序开发

若要加速穿戴式产品的软件用户接口开发，由 Korulab 所生产的Koru操作系统提供了一款看来非常类似Android操作系统的用户接口，差别是已针对程序代码密度进行高度优化，锁定那些靠微控制器硬件启动的穿戴式产品。核心系统程序代码的内存印记最小只有118KB，采用Cortex-M4处理器时效能却高达60秒格数(fps)。具备Android、FreeRTOS、NetBSD、Linux等操作系统核心支持，绘图引擎支持则涵盖OpenGL ES、Open VG及Framebuffer。 Koru用户接口有能自动产生所有必要绘图资产的工具，让软件编码更加容易。这款操作系统还具备极高的扩充能力，适用于手表、坠炼或腕带等各类型穿戴式产品所采用的不同尺寸屏幕。

如果想在短短几天、甚至几小时内开发出穿戴式产品，只要有MetaWear平台开发移动应用程序就可以办到。它最初只是公共集资网站Kickstarter的项目之一，这个生产就绪(production-ready)平台所采用的系统单芯片，结合了内建Cortex-M0核心的微控制器及蓝牙低功耗接收器，还有加速器、温度传感器等各种传感器。MetaWear平台预载了韧体，让蓝牙服务与相关特色适用所有周边产品及传感器。MetaWear Android或iOS应用程序编程接口可供下载，甚至提供开发人员iOS与Android应用程序范例。除此之外，MetaWear硬件外壳也提供3D CAD设计，可透过3D打印机自行生产。