Curie的推出，标志着Quark作为一个单独的主芯片将全面进军可穿戴设备，另一方面Quark内核将作为32位的MCU单独的出现在大家面前。Curie未到，我们Quark开发者俱乐部先给大家来点预热的话题，我们先看看市场上可穿戴设备对MCU有哪些实际的要求，Quark又在这些方面相比于市场现有的MCU有哪些突出的优势？

可穿戴设备中最重要的电子组件就是微控制器(MCU)。由于这些MCU不但需要尺寸小，而且还需要执行更多功能，集成成为了另一大要素。经过我们对可穿戴设备中主芯片的需求，大家可以一起来看看，英特尔这款最初就是为了可穿戴设备而设计的Quark内核在MCU领域到底有哪些具体优势。

可穿戴设备的需求

美观：可穿戴设备需要时尚漂亮，而且需要能够搭配当前的时尚配饰，如装饰品、手表、眼镜等。美观非常重要，以至于英特尔等半导体巨头都在同时尚行业携手打造时尚设备。

尺寸：如前所述，这种器件必须做到尺寸小，以便轻松集成到可穿戴设备。不过与此同时，设备还应当在相同空间集成更多功能。片上系统(SoC)和芯片级封装(CSP)等技术有助于缩小尺寸。

防水：可穿戴设备会被用户带到任何地方。因此，关键是这些设备的设计能够抵抗环境条件，如水滴、湿气、汗液等。

功耗：由于可穿戴设备是由电池供电，因此降低其功耗存在特殊挑战。由于可穿戴设备大部分是监控设备，与其它移动设备不同的是，它需要始终打开并且保持连接。所以，这些设备需要以超低功率运行，以延长电池使用寿命。

无线通信：无线连接对于可穿戴设备而言非常重要，因为后者需要与一个或多个设备进行交互。根据类型和所提供的功能，此类设备需要支持不同的无线协议，如 Wi-Fi、ANT+、BLE、基于IEEE 802.15.4的专有协议等。一些设备需要支持多种协议。例如某种腕表采用专有无线协议与心率监控胸带通信，同时采用BLE与手机中的跑步应用进行通信。

选择适当的应用处理器或微控制器

除了需要应用处理器的高级信息娱乐设备之外，MCU可以充分满足大多数可穿戴设备的需求。另外，最新MCU可在单个芯片中集成大部分功能。这对降低可穿戴设备的整体尺寸和BOM成本都具有重要作用。一些高级设备采用独立的协处理器把传感器数据处理工作从主处理器上转移出来。之所以需要这么做是因为设备可能具有需要实时分析以及CPU支持的传感器数据负载。此功能称为“传感器集线器”或“传感器融合”。图1说明了传感器集线器在可穿戴系统中的作用。

图1 传感器集线器在可穿戴系统中的作用。

操作系统：根据类型和所提供的功能，可穿戴设备可能需要、也可能不需要特定的操作系统。例如一个用于监测温度、采用3轴加速计测量运动以及用单色段式LCD 显示时间的简单腕表可以运行轻量型RTOS，而用于扩展手机功能的智能手表需要运行Android等高级操作系统。同时，传感器集线器需要具有上下文感知算法的特殊固件。

可穿戴设备的重要子系统是数据采集或传感器子系统。根据器件的类型，其可能是只有几个MEMS传感器的简单系统，也可能是采用专用传感器集线器连接相关传感器的复杂系统。MEMS传感器在用于监控人体各方位运动的健身和健康设备中发挥着关键作用。这些传感器又称为运动传感器。所有这些传感器都是通过I2C或SPI通信接口提供数字式运动信息。此类传感器的示例包括3轴加速计、陀螺仪、磁力计和气压高度表。

模拟传感器广泛用于医疗保健设备中。此类传感器示例包括心率监控器、EEG等生物计量传感器。模拟传感器需要称为模拟前端(AFE)的特殊组件。AFE包含运算放大器、滤波器和ADC，其用于将模拟信号调节并转换成数字信号，以便于CPU处理。该功能有时可与CPU集成。

还有一个重要的子系统是用户界面(UI)系统。用户如何与可穿戴设备交互是极其重要的考虑因素。为了最大限度地降低复杂性，交互应当尽可能地直观。电容式触摸感应是目前最直观的UI。根据相关应用的不同，可以采用多种方式实现电容式UI，如触摸屏、按键与滑条等。

LED、蜂鸣器和振动电机等UI元件可以帮助实现设备向用户提供的提醒与反馈。

脉宽调制(PWM)对驱动这些元件的关键。PWM可用于实现调光等各种LED效果，而且还能提供实现触觉反馈的各种振动效果。如果在固件中实现，这些技术需要精确的定时和频繁的CPU处理。因此，关键是选择支持硬件PWM的处理器/控制器。

图2给出了可穿戴系统的方框图，该系统包含了我们前文所述的所有功能。

图2可穿戴电子系统

Quark内核在MCU中的优势

对比这些需求，我们来看看Quark的优势，首先，经过Edison中的实际证明，Quark作为32位的MCU，功耗是可以降低到竞争对手类似的水平的，低功耗方面可以解决了。其次在尺寸要求上，同样作为SoC的Quark却在半导体工艺上领先其他主流的MCU至少1-2代，这就让同样面积的Quark MCU会拥有比竞争对手更为强大的性能。同样的，这种单位面积的性能优势就保证了Quark可以做到在尺寸、功耗和性能等方面比竞争对手具有更为明显的综合性优势，必然可以设计得更美观更防水。

至于无线连接和传感器集合，Curie模块包含了低功耗蓝牙和加速计与陀螺仪等传感器，Quark作为一个架构级的内核设计，之前的Quark微处理器就已经展现出对各种无线通信协议的出色支持，至于作为传感器的Sensor Hub，在Edison中已经证明了自己可以充分胜任。相比于现有的MCU，Quark内核最大的优势之一就是可以兼具MCU控制功能和Sensor Hub的接口扩展功能，一颗SoC完成了两颗芯片的功能，无疑对尺寸要求极为严格的可穿戴设备，确实是非常有竞争优势。

至于上面提出的PWM，我不会轻易告诉你无论是2014年的英特尔杯，还是Quark开发者俱乐部举办的设计竞赛，半数的开发者都体会到Quark内核提供的PWM信号可以非常好的实现他们最初的设计需求。而在操作系统方面，开源的RTOS和各种操作系统的平滑融合早就众所周知了。

表1:可穿戴设备的市场细分　　

本文内容系个人观点，非Intel官方信息；文中照片来源于网络。

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