如何用MCU设计可穿戴电子产品

　　市场细分

　　正确的市场细分使设计人员能够开发合适的产品，同时帮助用户选择最佳设备。表1根据设备功能列出了不同的细分市场。表格按细分市场的复杂性自上而下增加。

　　表1：可穿戴设备的市场细分

可穿戴电子设备中的组件

　　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

　　根据所采用的主处理器的类型，可以在单个处理器芯片中集成更多的外设功能。举例来说，大部分的PSoC器件都可以轻松集成电容式感应功能，并且无需单独的触摸控制器。同样，基于赛普拉斯Cortex M0的PSoC4集成了LCD驱动器。图3给出了智能手表的方框图，这是第一代可穿戴设备的典型例子。

　　图3：典型的智能手表系统

　　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(比方说PSoc的设计就使得其通信功能可以直接用作传感器集线器)。

　　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。举例来说，如图3所示的智能手表设计连接到手机，需要在有消息时提醒用户。

　　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。