编者按：智能可穿戴设备，是英特尔Quark处理器的目标应用之一，也是这两年最热门的电子新兴应用。今天我们特别奉献一篇行业专家的文章，分析智能可穿戴设备对计算技术的一些改变和特殊需求。文中内容均为作者个人观点和看法。

2014 年1月在美国拉斯维加斯召开的消费电子展会上，智能穿戴设备大放异彩，世界知名的的消费电子产业企业都把目光转向了智能穿戴设备，展示了它们的产品。比如 LG和SONY的智能手环，高通的智能手表，EPSON智能眼镜和Intel的穿戴平台，如图1。2013年是智能穿戴的元年，许多创业公司都有不俗的表现，比如Pebble智能手表，Fitbit手环，市场机构预测2014年将成为智能穿戴的爆发之年。近年来，美国著名的麻省理工和卡内基梅隆大学，韩国和日本研究机构都有实验室或研究组专注于智能穿戴设备的研究，包括IEEE在内的各种学术组织长期组织了智能穿戴设备（他们称为可穿戴计算）方面的学术会议和论坛。随着微电子、计算技术和互联网技术的发展，智能穿戴设备的形态开始变得多样化，物联网（IOT）概念的兴起，让智能穿戴设备逐渐从军事和消费领域，走进工业，医疗和汽车等新型行业，智能穿戴设备正表现出前所未有的研究价值和应用潜力。 

图1 CES 2014 最新的智能穿戴设备

智能穿戴设备的定义和分类

智能穿戴设备是指应用可穿戴计算技术对日常穿戴装置进行智能化设计，开发出的穿戴式设备，比如眼镜、手表、头盔、服饰、鞋子和挂饰等。智能穿戴设备利用传感器实现人物信息交互，再利用无线通讯接入移动互联网和云计算平台。

智能穿戴设备按照产品的形态可分为头戴式（眼镜和头盔），手戴（手表和手环），衣服，鞋类和挂饰等。从功能可以分为信息资讯类，比如手表；医疗健康类，比如手环；以及体感控制类，比如游戏手柄等，如图2 。

图2 智能穿戴设备的分类

智能穿戴设备的开发

智能穿戴设备的核心是一个典型的嵌入式系统，它由一颗或者多颗MCU（微控制器）或者MPU（嵌入式微处理器）加上运动和环境传感器、无线通讯芯片（蓝牙芯片）、显示和输入装置等组成，一个典型的智能穿戴设备－Sony 智能手表的组成如图3所示。

今天有许多半导体公司在提供智能穿戴设备的开发平台，比如德州仪器（TI）的msp430开发平台，这是一款基于16位低功耗mcu的开发平台，已经成功的应用在各种低功耗产品设计中，智能手环标识性的产品jawbone up的核心芯片就是msp430。Silicon Lab 的低功耗EFM32平台是基于Arm Cortexm3和M0/M3的32位MCU，经过精心的优化设计可以达到超低功耗的要求，穿戴设备misfit 是一枚五分硬币大小的运动健康类产品，它de核心使用的是EMF32,misfit使用一颗CR2302 纽扣电池就可以支持3个月工作。FreescaleWaRP平台，君正的Newton和Intel新推出的Edison 穿戴平台，这些都是高性能和低功耗优化后的芯片产品，更适合智能手表，衣服和头戴式高端穿戴产品，比如，果壳和土曼使用君正的JZ4780 CPU平台推出智能手表产品。Intel在CES推出的Edison平台，这是一款针对穿戴设备和物联网应用而设计的计算机，最初的版本只要SD卡大小，主处理器是一颗22纳米的双核Atom SoC，通过一个70针的连接器提供30个I/O接口，板上有WiFi和低功耗蓝牙支持。软件支持Yocto Linux，Nodejs和Python。3月Intel 新设备部门总经理Michael Bell 透露，Edison 新的升级平台将集成Sensor hub，尺寸略微增加一点点，增加了可扩展传感器和扩展板的连接件。因为尺寸的关系，Bell 强调未来Edison 将更加关注穿戴服装和健康监护产品，升级后的Edison 今年夏天可以上市。

 
图3 Sony智能手表Smartwatch

智能穿戴设备开发中有几个非常好的开源项目可以借鉴，比如Sony Smartwatch开源项目，谷歌眼镜的开源代码和开源健康手环Angel Sensor，这个手环的特点是集成了心跳/血氧浓度/皮肤温度/计步和卡路里五合一的传感器，是个非常不错的平台。

智能穿戴设备设计中软件平台非常重要，在基于MCU的手环和手表中一般会采用嵌入式RTOS，比如uc/os和Threadx，目前看这样的系统整体功耗表现比较好，但应用软件要弱一些。在基于MPU的手表和眼镜／头盔等项目中，一般采用Android操作系统。但是手机版Android无论如何剪裁在功耗和性能方面均无法满足智能手表和眼镜等应用的需求，目前Android的穿戴设备在功耗和用户体验上还不尽人意。比如在待机功耗方面，基MCU/RTOS 方案可以做到大约一周，但是基于Android 方案待机大约只有一天。Google 最近推出了专门针对穿戴设备的Android Wear，基于这个平台的智能手表Moto 360和LGG Watch 即将上市。Android Wear 强调以通知位中心，以交通、运动和社交等特定应用为场景，配合最新语音搜索等技术，加之与android 智能手机互动，打造一个全新的智能穿戴软件平台，Google正在与包括Intel和高通在内的多家半导体公司合作支持其Android Wear 平台。

智能穿戴设备的应用

智能穿戴设备既是一个最终的产品，也可能是一个云平台的感知设备，在其上通过运行各种应用软件来完成不同的任务。还有一种说法，智能穿戴设备是物联网系统一个外延，其实说的是一件事情。图4所示是Sony smartwatch应用生态环境，Sony smartwatch提供基于设备的SDK用于传感器数据采集、设备控制和通知，基于云端的服务的API提供数据处理和存储，它们彼此的联系是通过智能手机完成。手机蓝牙与穿戴设备通讯，手机的3G/4G或者Wi-Fi与云端通讯。用户使用这样生态环境开发出各种各样的应用软件，让穿戴设备和智能手机一样大放异彩。

 
4 智能穿戴设备的生态环境

小结

需要指出的是，智能穿戴的开发看似简单，实则不易，如果想在商业上取得很大成功那就更难。目前的智能穿戴设备的市场，创业公司是主流，大公司积极跟进，穿戴设备市场热点目前集中在健身、医疗、时尚消费和办公领域，未来将延伸到汽车电子、智能家居和电子商务等应用范围。与穿戴设备开发相关的嵌入式处理器、软件、传感器、无线通讯和云计算大数据等诸多技术方面有许多颇具价值的研究课题值得关注，穿戴或将超越智能终端引领新的计算革命。福布斯杂志刊登 Theodore Forbath的文章说“我们正在迈入可穿戴、直觉式计算的新时代”，苹果CEO 库克最近在股东大会上说；“We are working on some things that are extensions of things you can see and some that can’t see ”，智能穿戴刚刚开始，未来的想像空间很大。

作者何小庆（Allan He），长期在企业和高校从事嵌入式技术研究、教学和市场应用，目前关注嵌入式OS、物联网和智能穿戴设备。1995年创建北京麦克泰软件公司，2005 年成立Montavista Linux北京研究中心。现是北京麦克泰软件公司董事长，《电子产品世界》杂志社编委，《单片机与嵌入式系统应用》杂志副主编，兼任中国软件行业协会嵌入式系统分会副秘书长，中国卫星应用产业联盟副秘书长，中国计算机学会会员和微机专委会委员，嵌入式系统联谊会发起委员等职务。