原文地址：Did you sleep well last night?
原作者：diyasoubra
现今，大家普遍认为定期拥有良好的睡眠是健康生活以及提高日常工作效率的最重要因素之一。在过去的
50 年间，美国的平均自述睡眠时间每晚降低了 1.5-2 个小时，38% 的成人承认他们每个月至少一次会无意地在白天睡着，并且不良的睡眠模式还会直接导致体重上升。睡眠不足对经济所带来的影响巨大。2008 年的一份报告显示，1/4 的英国人因为缺乏睡眠而筋疲力尽，不得不休假。
技术在睡眠追踪领域始终是一个重要因素。医学专家进行了多年的睡眠研究，传统上使用摄像机和有线电极来监测患有失眠症以及类似睡眠障碍的人群。这可以帮助人们更清楚地了解自己的睡眠模式；如果我们可以对其进行衡量，则可以加以改善。
现今，这一技术逐渐得到广泛应用，有睡眠障碍的人群可以通过消费者设备自行分析睡眠模式。过去数年来，用于测量睡眠质量的工具在准确性和可用性上有了大幅度提升，基于传感器的设备可以在睡眠期间测量微小的干
扰并以图形的方式将它们呈现出来。随着传感器集线器的采用，这一技术得到了较大发展。
传感器集线器是一款连接至多个生物测定传感器和环境传感器的处理器，可以在消耗非常少电量的情况运行数据融合算法。目前，几乎每台智能手机均配备有传感器集线器，并且它们所具备的准确性和低功耗特征使其可以内置在单独的可穿戴设备中。
手环成为了可穿戴设备革命的主要驱动因素之一，大量设备使用 ARM Cortex-M 处理器以及传感器集线器追踪运动。这些设备目前主要用于在白天追踪健身情况并在晚上监控睡眠质量。我之前使用智能手机来追踪我的睡眠模式；但是过去四个月来，我一直在使用搭载 ARM Cortex-M3 的 Misfit Shine。这提高了我的睡眠追踪次数，因为我不需要时刻牢记要打开应用，不需要担心我的智能手机电池，或者记得将智能手机放在枕头底下。取而代之，该设备能以低功耗持续运行，通过手环持续追踪我的睡眠以及白天的活动，一块新电池可以使用长达 4 个月（Misfit Shine 不需要进行充电）。我现在能够了解我的最佳睡眠时刻，以及外部因素会如何影响我的睡眠模式。例如，在一顿丰盛的晚餐后，我的睡眠模式受到了干扰，而在晚上 8:30 之前吃完晚餐通常能够保证我快速入睡。
运行的基本原理/主体简单明了。ARM 处理器可以收集和“融合”多个源的数据，以了解用户睡眠的概况。有关手环位置受到小幅干扰的传感器感数据用于解读睡眠质量以确定用户所处环境。在睡眠追踪的情况下，这就是关于位置和运动的数据。传感器始终处于开启状态且持续进行采样，而 Cortex-M 处理器将一直处于深度休眠模式，除非物理状态发生的改变需要引起注意。整个设计以事件为导向，可以将功耗降至最低，并且能够尽可能地延长电池续航时间。我们可以看到，每隔几个月，活动追踪器中会增加新的传感器，但是运行原理仍保留不变。内置的 Cortex-M 处理器将继续执行相同功能。
市面上可提供多种多样的手环，每种手环具备不同的功能和应用。其中一款最新面市的追踪手环为基于 Cortex-M4 的 Microsoft Band。该款设备具备心率监视器、UV 传感器、环境灯光传感器和数个其他传感器，可以持续使用 48 小时，不仅可以监控睡眠模式，而且可以监控活动、消息、天气信息等。该款设备还受 Android、iOS 和 Windows 的支持，这意味着该款设备拥有广泛的连接性。另一款受欢迎的设备为基于 Cortex-M3 的 Fitbit Flex，它的电池续航时间长达 5 天。该款设备的显示器更为简单，更多是通过 Bluetooth LE 连接至智能手机或 PC。
这些设备面对的挑战为外形尺寸。尺寸决定了可以在内部使用的传感器数量以及电池空间。追踪器需要拥有一个处理器来处理传感器、数据融合以及与外部设备的通信。因此，处理器在执行这些任务时必须使用较少的电源，确保电池在充电和更换后能够持续数天或数月。
而这也是我们构建 ARM Cortex-M 处理器系列的目标。Cortex-M 系列处理器是一套具有极高能效的 32 位处理器，可以应对低功耗场景，应用于需要领先 MCU 性能、丰富功能集（包括内置内存保护单元和功能强大的中断控件）以及较大的支持软件和工具生态系统的设备。Cortex-M4 尤为受欢迎，并且将继续在 2015 年大放异彩，其用于信号处理和浮点算法的指令极大地增强了传感器驱动设计的性能。在物理实施方面，供应商正在力图使用尽可能小的硅片提供基于 ARM 的设计。例如，飞思卡尔目前正在出售的基于 Cortex-M0+ 的处理器仅为 1.6mm x 2.0mm，与此同时，爱特梅尔也于最近发布了 SAM L21，一款基于 ARM Cortex-M0+ 的 MCU，其功耗在活动模式下最低可达 40 µA/MHz。
技术的发展将产品设计从使用数百根线缆的头盔精简至只需内置三个组件（处理器、传感器集线器和无线电）的腕带。人们目前能够追踪和监控他们的睡眠，了解外部因素如何影响睡眠模式。借助这些信息，人们将能够越来越轻松地了解影响他们睡眠质量的因素。随着时间的推移，这将有望提高我们的高质量睡眠时间，降低因精力疲惫而必须在家休养的时间或者让医生进行检查的时间。
睡眠追踪在未来会是怎样的？
人们可以看到很多场景，例如，枕头里内置有睡眠追踪器或者用户睡衣的一颗纽扣上内置有睡眠追踪器。如果能够缩小 MCU 的尺寸以及传感器的数量，则该技术可以应用在任何领域。目前，我们已有工具来测量睡眠质量，就要靠我们自己使用这些工具来改善了！