原文地址： Experts Share Unique Challenges in Wearable Designs
撰稿人：jblyler
根据来自 ARM、飞思卡尔、HillCrest Labs、STMicr、Imec 和 Koinix 的专家们的观点，可穿戴设备将为传统嵌入式设计带来意想不到的新进展。
可穿戴技术设计呈现与其他嵌入式市场不同的挑战。为了解这些挑战，“系统设计工程”采访了 ARM 移动解决方案总监 James Bruce、Freescale 系统工程师 Mike Stanley、 Hillcrest Labs 营销通信经理 Daniel Chaitow、STMicroelectronics 全球产品营销总监 Jay Esfandyari，霍尔斯特中心及 Imec 团队主管 Siebren Schaafsma，以及 Kionix 公司金融分析师 Thea Rejman。以下内容节选自我们的对话。– JB
系统设计工程：与其他市场相比，设计师们在可穿戴智能互联市场中面临哪些独特的技术挑战？
Bruce：可穿戴技术设计师的一大挑战是相关使用案例依然十分新颖。创新和多样化层出不穷。人们正在尝试许多不同的运行方案。设计师需要适合的低功耗处理器来满足这些发展中的工作负载。其中一个优势在于，开发人员可以利用一个拥有大量系统级芯片 (SoC) 的强大生态系统，创建初始的可穿戴解决方案。一旦这些初始设计进入市场，他们可以保留原有 SOC 或使用新的，甚至还能进行定制。
设计师还需要考虑一个关键点，即改善设备中集成的传感器的数据质量，而这通常不属于数码产品设计师的工作范畴。传统数码产品设计师需要考虑可穿戴设备的模拟部分，如加速计、陀螺仪和湿度传感器等，因为有诸多现成的传感器融合解决方案可选择用于低功耗应用处理器。
Stanley：功耗和通信的管理是目前可穿戴硬件的两大障碍。如果要发展可在服装、运动员装备和胸章等物件中嵌入的真正可穿戴传感器，系统中的每个组件都必须变得更小巧、更纤薄。这推动了在一个封装中融入多个传感器，再进一步缩小该复合传感器尺寸的潮流。芯片级封装将在许多应用中取代 QFN 和 LGA。这将需要跨越许多领域进行紧密协作，因为传统的封装将会消失。
低功耗、无线通信和小尺寸是驱动 IoT 应用的关键。在许多方面，它们与某些可穿戴应用紧密相关，因为它们使用相似的传感器和通用软件库进行通信、数据抽象化和签名识别。
Chaitow：计时、功率、可用性和安全性方面的挑战与典型的嵌入式设计难题相似，却又不同。或许主要的区别在于，设计师必须要考虑整个系统，而不是单一的电路板或芯片。这就为一般嵌入式设计工程师的工作增加了网络和系统工程问题。优化单一设备的功耗和安全是一回事；在可变网络中的一组不同设备之间进行优化则完全不同。此外，给定网络中设备的数量或版本随着时间推移可能会改变，设计难题也会变得更加艰巨。
另一个独特挑战是需要校准传感器。商用产品中使用的 MEMS 传感器具有可变的性能。这种性能可变性不仅体现在产品制造时，也体现于产品的使用寿命期间，因为每个传感器对环境的变化会有不同的反应，如温度、电压、干扰和传感器老化等等。这些变化使得校准成为基于传感器的产品的必备功能。
Esfandyari：可穿戴设备要求正在促进 MEMS 行业发生巨大改变。它们推动了尺寸更小、功耗更低、嵌入功能却更多的组件的发展。为满足这些需求，传感器制造商正在创造在单一封装中嵌入多个传感器（如加速计、陀螺仪和磁力计）的高度集成设备。
最后，从设计的角度而言，可穿戴设备制造商必须审慎选择其产品的外观，因为大多数人重视自己的外表，不喜欢佩戴让他们看起来奇怪的配饰。这一挑战将会使可穿戴技术对最终用户和外部世界“隐藏”起来。
人体活动监控系统的各种实施示例。（图片来自Imec）
Siebren：可穿戴技术的一个重要部分将是体域网 (BAN) 的设计，它是微型的传感器和传动器节点的集合。此类设备将需要创新解决方案扫清关键技术障碍，例如缩小外形尺寸需要新的集成和封装技术。电池容量需要扩充。实际上，所有构建块的能耗需要大幅下降，以便能实现能源自主。系统设计必须关注总体系统功耗，必须在安全性、隐私性、精确性、可用性和数据存储之前进行权衡取舍。例如，应急时通过无线电流处理高分辨率医用级 ECG 数据的高功耗模式，相对于每分钟执行一次普通心率监控的低功耗模式。
Rejman：严格的功耗要求促进了可穿戴市场中大部分传感器应用的发展。因此，传感器和软件都必须要低功耗。设计师应当寻找提供嵌入式功耗管理功能的传感器融合解决方案，以帮助通过最小的开销管理传感器交互和数据处理，实现更低的功耗和更高的性能。
系统设计工程：谢谢！