用藍牙及ARM? Cortex?微控制器打造穿戴式產品

　　4 開發平臺

　　要加速完成原型與產品開發并把握穿戴式風潮所帶來的創新商機，如何輕松取得最新技術是相當重要的一點。研發人員以Cortex-M系列核心開發產品與應用程序時，ARM mbed™能提供一個關鍵的開放原始碼平臺，提供各式各樣的開發工具包與開發板，還有自由網工具及開放原始碼鏈接庫。mbed平臺讓開發人員能隨意混搭微控制器、無線電與傳感器等各種組件，同時為藍牙低功耗、Wi-Fi、蜂窩式等各種無線連網技術提供軟件堆棧。除此之外，為云端服務提供應用程序編程接口時，mbed也能簡化這類IP服務的整合過程。

　　mbed軟件開發工具包(SDK)是根據Apache 2.0免費軟件執照授權，是一種開放原始碼C/C++軟件平臺。除了能夠打造復雜項目，mbed軟件開發工具包還能為低階ARM Cortex微控制器軟件接口標準(CMSIS)的應用程序編程接口提供硬件抽象層。這使得處理器軟件接口一致且簡化，方便接口周邊、實時操作系統與中間件運作，進而簡化軟件的再利用并縮短新進開發人員的學習曲線。mbed平臺的網絡編譯程序乃根據已成業界標準的ARM專業用C/C++編譯程序開發而成，是一種功能強大的網絡整合開發環境(IDE)，采用mbed硬件開發工具包(HDK)的硬件可免費使用。mbed編譯程序還支持不同工具鏈的完整導出。此外，mbed組件數據庫還有可重復利用的鏈接庫，適用于傳感器等各種硬件、中間件以及物聯網相關服務。

　　mbed硬件開發工具包(HDK)提供完整的微控制器子系統設計檔案，還有打造開發板及客制化產品時所用的韌體。根據此一硬件開發工具包所設計的開發板，包括飛思卡爾、恩智浦(NXP)、意法半導體和Nordic Semiconductor等半導體大廠所推出的Cortex-M核心開發板，一般來說是啟用mbed平臺最快的方式。其中較為特別的像是Nordic Semiconductor所生產的nRF51822-mKIT，即為藍牙低功耗關鍵開發工具包之一，采用前面提過的nRF51822 系統單芯片，是第一款專門針對藍牙低功耗應用程序所設計的mbed開發平臺。此套件完全兼容于mbed藍牙低功耗應用程序編程接口，能簡化協議堆棧的使用，還有各種mbed軟件鏈接庫。透過ARM mbed生態系統結合nRF51822-mKIT與藍牙低功耗應用程序編程接口，是利用平臺快速并簡易開發穿戴式產品的絕佳案例。

　　5 用戶接口與應用程序開發

　　若要加速穿戴式產品的軟件用戶接口開發，由 Korulab 所生產的Koru操作系統提供了一款看來非常類似Android操作系統的用戶接口，差別是已針對程序代碼密度進行高度優化，鎖定那些靠微控制器硬件啟動的穿戴式產品。核心系統程序代碼的內存印記最小只有118KB，采用Cortex-M4處理器時效能卻高達60秒格數(fps)。具備Android、FreeRTOS、NetBSD、Linux等操作系統核心支持，繪圖引擎支持則涵蓋OpenGL ES、Open VG及Framebuffer。 Koru用戶接口有能自動產生所有必要繪圖資產的工具，讓軟件編碼更加容易。這款操作系統還具備極高的擴充能力，適用于手表、墜煉或腕帶等各類型穿戴式產品所采用的不同尺寸屏幕。

　　如果想在短短幾天、甚至幾小時內開發出穿戴式產品，只要有MetaWear平臺開發移動應用程序就可以辦到。它最初只是公共集資網站Kickstarter的項目之一，這個生產就緒(production-ready)平臺所采用的系統單芯片，結合了內建Cortex-M0核心的微控制器及藍牙低功耗接收器，還有加速器、溫度傳感器等各種傳感器。MetaWear平臺預載了韌體，讓藍牙服務與相關特色適用所有周邊產品及傳感器。MetaWear Android或iOS應用程序編程接口可供下載，甚至提供開發人員iOS與Android應用程序范例。除此之外，MetaWear硬件外殼也提供3D CAD設計，可透過3D打印機自行生產。