如何用MCU設計可穿戴電子產品

　　市場細分

　　正確的市場細分使設計人員能夠開發合適的產品，同時幫助用戶選擇最佳設備。表1根據設備功能列出了不同的細分市場。表格按細分市場的復雜性自上而下增加。

　　表1：可穿戴設備的市場細分

　　可穿戴電子設備中的組件

　　圖2給出了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。

　　圖2：可穿戴電子系統

　　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。舉例來說，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，基于賽普拉斯Cortex M0的PSoC4集成了LCD驅動器。圖3給出了智能手表的方框圖，這是第一代可穿戴設備的典型例子。

　　圖3：典型的智能手表系統

　　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。

　　模擬傳感器廣泛用于醫療保健設備中。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。該功能有時可與CPU集成(比方說PSoc的設計就使得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。電容式觸摸感應是目前最直觀的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。

　　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。舉例來說，如圖3所示的智能手表設計連接到手機，需要在有消息時提醒用戶。

　　脈寬調制(PWM)對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。