可穿戴電子設備中的組件

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

　　請注意，根據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驅動器。

　　可穿戴設備的重要子系統是數據采集或傳感器子系統。根據器件的類型，其可能是只有幾個MEMS傳感器的簡單系統，也可能是采用專用傳感器集線器連接相關傳感器的復雜系統。MEMS傳感器在用于監控人體各方位運動的健身和健康設備中發揮著關鍵作用。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

　　另一種傳感器類別是廣泛應用于醫療保健設備的模擬傳感器。此類傳感器示例包括心率監控器、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節并轉換成數字信號，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是用戶界面(UI)系統。用戶如何與可穿戴設備交互是極其重要的考慮因素。為了最大限度地降低復雜性，交互應當盡可能地直觀。流行的UI技術是電容式觸摸感應技術，其經驗證為目前最直觀的UI。根據相關應用的不同，可以采用多種方式實現電容式UI，如：觸摸屏、按鍵與滑條等。另外，LED、蜂鳴器和振動電機等UI元件可以幫助實現設備向用戶提供的提醒與反饋。例如，與手機連接的智能手表需要在有消息時提醒用戶。脈寬調制(PWM)是驅動這些元件的關鍵。PWM可用于實現調光等各種LED效果，而且還能提供實現觸覺反饋的各種振動效果。如果在固件中實現，這些技術需要精確的定時和頻繁的CPU處理。因此，關鍵是選擇支持硬件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!

　　除了需要應用處理器的高級信息娛樂設備之外，MCU可以充分滿足大多數可穿戴設備的需求。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部件)。如欲了解有關相關部件的更多詳情，敬請訪問：www.cypress.com/psoc。

　　• 低功率32位ARM架構(支持ARM cortex M0與M3);

　　• 256KB閃存，64KB RAM;

　　• 電容式觸摸感應;

　　• 段式LCD驅動器;

　　• 硬件PWM;

　　• SPI/I2C/UART通信;

　　• 模擬前端(比較器、12位SAR ADC);

　　• 全速USB 2.0

　　智能手表的應用示例

　　我們在本文結尾來看一下采用PSoC和外部組件能夠實現的一種典型智能手表的方框圖。這樣能夠讓您了解系統級實現方案，以及PSoC能夠如何幫助快速開發解決方案。中間的藍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