可穿戴電子產(chǎn)品正處于發(fā)展早期,技術(shù)尚未成熟,就像地球上的生命進化過程一樣,將發(fā)生像寒武紀生命大爆發(fā)一樣百花齊放的技術(shù)創(chuàng)新??梢灶A(yù)見至少在未來的3到5年內(nèi)將不斷有各種各樣的產(chǎn)品和試作面世,形成具備以下特征的市場:
●市場快速創(chuàng)新,而消費者的需求也以同樣的速度快速變化;
●全新類型的產(chǎn)品出現(xiàn)和發(fā)展,有時候也會最終消失;
●出現(xiàn)眾多相互競爭的產(chǎn)品,但未能形成標準的功能集;
●即使有也只有很少的標準化架構(gòu)或接口標準。
在這段蓬勃發(fā)展的時期里,產(chǎn)品依托的半導(dǎo)體器件的發(fā)展將跟不上產(chǎn)品本身迭代更新的速度。由于ic開發(fā)通常需要12至18個月,如果制造商堅持為可穿戴市場開發(fā)asic,很可能導(dǎo)致產(chǎn)品上市時功能并不盡如人意或已然過時。
沒有專為應(yīng)用優(yōu)化的微控制器(mcu)和assp,可穿戴設(shè)備設(shè)計工程師就必須使用通用的mcu或使用來自更成熟應(yīng)用的高度集成器件,如來自智能手機、平板電腦以及其他手持/移動設(shè)備中的器件。上述這兩種方式都為設(shè)計工程師提供了高集成度的嵌入式計算平臺,無需為開發(fā)專用器件投入大量的時間和成本。不僅如此,很多開發(fā)工具和應(yīng)用軟件都支持大多數(shù)這些現(xiàn)成器件,這也是額外的優(yōu)勢。
雖然在可穿戴應(yīng)用中使用這類移動專用器件可獲得諸多優(yōu)勢,但是設(shè)計工程師還是會在設(shè)計過程中面臨諸多挑戰(zhàn)。第一個挑戰(zhàn)是可穿戴設(shè)備市場的變化非???,最初產(chǎn)品中所使用的嵌入式計算器件可能不具備相關(guān)的接口和i/o功能用以支持下一代產(chǎn)品所需的所有新功能。為了跟上市場變化的步伐,設(shè)計工程師必須要為產(chǎn)品設(shè)計增加擴展電路或?qū)ふ夜δ芨鼜姷膍cu/assp.
第二個挑戰(zhàn),也正是更普遍的問題—大部分這些嵌入式計算器件并不具備相關(guān)接口用于可穿戴應(yīng)用中最常用的各類傳感器、顯示屏和其他i/o器件。在某些情況下,傳感器或顯示屏的接口不匹配系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線,或不兼容系統(tǒng)應(yīng)用處理器使用的格式,這將導(dǎo)致“數(shù)字斷裂(digitaldisconnect)”的發(fā)生(圖1)。
圖1:“數(shù)字斷裂”常見于大多數(shù)cmos圖像傳感器的lvds接口和許多常用應(yīng)用處理器使用的csi-2i/o總線之間
例如,常用于cmos圖像傳感器的sub-lvds接口采用與許多常用應(yīng)用處理器使用的csi-2接口不同的數(shù)據(jù)幀格式(圖1)。此外,器件的接口還可能具備不同數(shù)量的串行通道。另一個導(dǎo)致“數(shù)字斷裂”的原因是,許多通用mcu具備gpio以及其他并行接口,其必須要轉(zhuǎn)換成一種現(xiàn)在大多數(shù)傳感器和顯示屏使用的串行格式。此外,可穿戴應(yīng)用中采用的緊湊封裝mcu的引腳數(shù)量太少,限制了其可直接訪問的器件數(shù)量。
應(yīng)用處理器所支持的接口與眾多傳感器和輸出設(shè)備所要求的接口之間也存在著“功能性鴻溝”。一個簡單的例子是,可穿戴設(shè)備可實現(xiàn)電視機或其他電子產(chǎn)品的紅外遠程控制。而這種情況下,大多數(shù)mcu并不具備的led驅(qū)動能力成為了應(yīng)用處理器和紅外(ir)led之間的“功能性鴻溝”。
ir編碼器是一種純數(shù)字功能,至少從理論上來說可以由mcu的應(yīng)用處理器實現(xiàn)。但是在許多情況中,這并不是最理想的解決方案,因為實時編碼需要占用的處理器資源已經(jīng)超過了系統(tǒng)能夠節(jié)省的資源。并且,應(yīng)用處理器在編碼任務(wù)上花費的額外時間將導(dǎo)致消耗過多有限的系統(tǒng)功耗,因此最好使用硬件實現(xiàn)。