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

這種現象背后的主要驅動因素是可穿戴技術。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 - 你以前不會期望在這些日常物品中找到的技術。這個市場的潛力令人印象深刻。

因此，如果可穿戴設備是每個人都在狂歡的東西，為什么似乎很少有公司真正知道如何設計它們呢？本指南概述了如何解決可穿戴設備市場在設計下一代可穿戴技術時面臨的當前問題。

規(guī)則1：擴充，不復制

可穿戴設備的一個重要方面是用戶體驗和界面。可穿戴設備界面的設計應該基于消費者如何使用它們，而不是復制智能手機或平板電腦的體驗。

盡管使用像Android這樣流行的現成操作系統(tǒng)可能聽起來像是帶有屏幕的設備的快速簡便的修復程序，但最好設計一個定制的，完全蒙皮的界面，以適應微型顯示表面的范圍。

更重要的是，可穿戴設備應該增強其他移動設備，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致設備功率不足，用戶將很快放棄。

相反，設計人員應該專注于優(yōu)化用戶和機器界面，以確保可穿戴設備能夠很好地協(xié)同工作并與其他移動設備協(xié)同工作。

規(guī)則2：設計，不要重復使用

每個工程師都聽說過“設計和重用”方法。但是，該原則僅適用于已被證明普遍有效的設備;可穿戴設備的情況并非如此。

盡管可穿戴設備本質上是移動設備，但它們對智能手機和平板電腦有不同的特定要求（稍后會詳細介紹）。

將移動SoC用于每個可穿戴設備類別（智能手表，智能眼鏡，智能腕帶等）是不可持續(xù)的，不僅因為這些設備具有不同的形狀和尺寸，而且主要是因為它們的功率分布可能發(fā)生根本性的變化。

今天的可穿戴設備在電池壽命方面通常存在一定差距。大多數當前的可穿戴健身設備通常持續(xù)兩到三天，而它們應該持續(xù)數周或數月。據報道，一些智能手表的電池壽命不到一天;大多數消費者預計至少一周。人們對智能手機/平板電腦和可穿戴設備有不同的期望，通常不會將充電方案納入他們使用這些超便攜式設備的日常習慣中。

另外，如果智能手表應該在白天充當普通手表，在晚上充當睡眠健康監(jiān)視器，用戶何時會為它們充電？

規(guī)則 3：一種尺寸并不適合所有人

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

輸入可穿戴設備

輸入可穿戴設備是健身手環(huán)、心率監(jiān)測器、睡眠監(jiān)測器和近場通信 （NFC） 環(huán)等設備。它們本質上是智能的、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據，然后過濾并將其發(fā)送到中央集線器，無論是移動設備（智能手機或平板電腦）還是連接家庭中的住宅網關。在集線器上，此數據將轉換為可用信息。然后，其他功能可以基于該信息啟用自動操作或警報。

對于此類別，基本要素是設計盡可能低功率的連接。這些器件通常需要高性能 32 位 MCU 級處理器來實現快速、高效的處理，理想情況下是緊湊的封裝、統(tǒng)一的 MCU/MPU 和 DSP 嵌入式處理器內核。設計人員還需要為基帶通信選擇解決方案。將藍牙 LE（低功耗）與 FM 結合在一個小型集成無線電解決方案中，是超低功耗可穿戴應用的理想選擇。

根據應用領域，設計人員還可以包括專用硬件來支持陀螺儀或運動傳感器。

輸出可穿戴設備

輸出可穿戴設備是智能手表或智能眼鏡等設備，可以快速輕松地訪問即時信息。這些信息通?？梢苑旁谛∑聊簧希⑶铱梢钥焖賹崟r地提供給用戶。輸出可穿戴設備旨在加速日常任務，并提供一種更直觀的技術交互方式。

在為輸出可穿戴設備設計芯片組時，設計人員需要確保SoC中的每個處理器都盡可能有效地使用。在構建底層系統(tǒng)時，低功耗仍然是主導因素，但重點應該是創(chuàng)建一個通用平臺，該平臺可以執(zhí)行智能手機或平板電腦可能執(zhí)行的任務的子集。

這種智能眼鏡平臺的一個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的硬件視頻轉碼器，可配置的OpenVX就緒ISP管道以及支持Wi-Fi 802.11n 1x1和藍牙的連接處理器配對來設計。

規(guī)則4：始終在線思考，考慮低功耗

可穿戴設備的小尺寸決定了使用極小的電池，這限制了這些設備的電池壽命。因此，可穿戴設備需要智能技術，在設計的各個點實現低功耗方法。這是為了確保處理器盡可能高效地運行，并且以適應短時間的激烈活動，然后是較長的空閑時間。設計人員必須實施（或選擇已經實施的處理器）高級電源管理技術，例如自動啟用時鐘門控，智能地打開/關閉特定內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載反饋。

為了補充硬件，可穿戴設備需要支持適當的低功耗標準，以實現長時間的“始終在線”功能。盡管有很多選項可供選擇，但該標題的主要競爭者是藍牙LE。

藍牙 LE 是藍牙無線技術的電源友好型版本，旨在為大眾市場提供實用的連接。藍牙LE的功率效率使設備需要長時間耗盡微小的電池;更好的是，藍牙與現有的智能手機和平板電腦兼容，用于設備到設備的通信。

規(guī)則5：安全高于一切

可穿戴設備需要多層安全性，因為它們可以訪問的數據具有敏感性：

設備安全性：可穿戴設備需要安全地運行操作系統(tǒng)和應用程序;這需要支持多個安全環(huán)境

鏈接安全性：必須保護和加密可穿戴設備和中央集線器之間的信息傳輸

云安全：個人信息的存儲是另一個微妙的領域;消費者希望知道他們的詳細信息遠離不需要的入侵者

這些安全層應該在硬件和軟件中啟用，并且可以從核心級別一直擴展到系統(tǒng)級別。實現核心級安全性的一個例子是基于虛擬化的方法，其中多個操作系統(tǒng)可以在多個安全上下文中共存，從而支持跨多個應用程序和內容源的安全內容交付、安全支付、身份保護等。

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到，開發(fā)者生態(tài)系統(tǒng)對任何消費者平臺的成功都是多么重要。同樣的規(guī)則也適用于可穿戴設備：開發(fā)人員需要看到可穿戴設備的增值因素，否則他們不會創(chuàng)建超過幾個應用程序。

為可穿戴設備創(chuàng)造繁榮環(huán)境的另一個重要因素是API和設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備意味著消費者將沒有動力購買可穿戴設備，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，以便為平臺和API創(chuàng)建一個開放的標準。

規(guī)則 7：獲得合適的價格

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

設計可穿戴設備的未來

為任何市場設計 SoC 時，明智的方法是使用經過驗證的解決方案。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已經從一些行業(yè)領先的芯片供應商那里出貨了數十億個移動和嵌入式設備。Imagination 提供構建互聯(lián)設備所需的所有 IP、設計服務以及軟件工具和平臺。除了這些IP系統(tǒng)優(yōu)化的技術之外，Imagination還可以提供像FlowCloud這樣的增值解決方案，這是一個幫助公司提供完整的物聯(lián)網就緒解決方案的平臺，包括所有安全/設備到設備和設備到云的通信/后端服務。

鑒于可穿戴設備的潛力，考慮到從芯片制造商和OEM到消費者和運營商的每個人都相信這類設備將在未來十年內需求量很大，可穿戴設備顯然有機會取得成功。一旦達到臨界質量，可穿戴技術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