為什么要以Bluetooth Smart為中心來設(shè)計(jì)可穿戴式技術(shù),其中有許多理由,諸如連接性、 靈活性和電源管理等,而這些都是該技術(shù)平臺解決方案可提供的優(yōu)勢,有助于加快可穿戴式設(shè)備新浪潮下硬件設(shè)計(jì)和軟件開發(fā)的腳步。
是什么讓Bluetooth Smart與眾不同?
Bluetooth Smart (通常被稱為藍(lán)牙低功耗(Bluetooth low energy)或藍(lán)牙LE(Bluetooth LE)) 為先前受限于功耗、尺寸限制和復(fù)雜性的其他無線數(shù)據(jù)通信標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了低功耗的連接性和低容量的數(shù)據(jù)傳輸。
隨著藍(lán)牙4.0規(guī)范所推出的Bluetooth Smart,比先前的標(biāo)準(zhǔn)藍(lán)牙版本使用少10~20倍的電量, 讓即使在多數(shù)時(shí)間無線電是處于關(guān)閉的產(chǎn)品,也可以保持在連接的狀態(tài)下,但當(dāng)有數(shù)據(jù)可用時(shí),又可很快地蘇醒過來。 這種組合能夠延長消費(fèi)性產(chǎn)品的電池壽命 ,而現(xiàn)今消費(fèi)性產(chǎn)品的要求是有更長的電池壽命,且還要能夠連接到最新款的智能型手機(jī)和平板電腦。
Bluetooth Smart 可為消費(fèi)性電子產(chǎn)品帶來重大的創(chuàng)新,包括新型基于手勢的電視遙控器、智能手表、運(yùn)動器材、健康和健身監(jiān)控器和家居自動化產(chǎn)品。 它也另創(chuàng)了一個(gè)“應(yīng)用程序配件(appcessories)”的創(chuàng)新性市場,應(yīng)用程序配件的定義是:伴有應(yīng)用程序的配件。如那些基于Apple iOS產(chǎn)品的Bluetooth Smart Ready產(chǎn)品所使用的軟件API,可以讓開發(fā)人員以標(biāo)準(zhǔn)方法開發(fā)出與Bluetooth Smart配件溝通的應(yīng)用程序。
在過去,若要開發(fā)一個(gè)應(yīng)用程序和一個(gè)配件,需要等待Bluetooth SIG所開發(fā)和批準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置檔(standard profile)。但現(xiàn)在有了Bluetooth Smart, 就不需要等待標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置檔。開發(fā)人員可開發(fā)出可與智能型手機(jī)密切融合而一起工作的新產(chǎn)品,從而獲得智能型手機(jī)所提供的豐富界面和連接性效益,同時(shí)還支持緊湊的硬件配件及多年的電池壽命。
設(shè)計(jì)生產(chǎn)一款更聰明的手表
智能手表所支持的功能不僅是計(jì)時(shí)而已。 它能夠執(zhí)行像數(shù)學(xué)計(jì)算和異國定時(shí)模式這樣簡單的任務(wù),到像游戲、多媒體簡訊、電話提醒和接近感知(proximity awareness)等這些較復(fù)雜的應(yīng)用。它們是智能型手機(jī)的功能強(qiáng)大配件, 可實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新的使用者信息和互動。
例如, 智能手表可以顯示用戶的運(yùn)動指針,如運(yùn)動前后的心臟速率和所燃燒的卡路里。它也可以幫忙尋找智能型手機(jī),讓使用者知道其錢包正位于柜臺上,或提醒你家中的燈還亮著。
基本架構(gòu)
一款基本型的智能手表之主要組件是一顆 Bluetooth Smart芯片、一顆微控制器(MCU)和液晶顯示器。 例如, CSR μEnergy CSR101x家族器件所提供的平臺就可提供一單模的Bluetooth低能量無線電、 整合式的16位處理器和 128KB的內(nèi)存。 它可擔(dān)任系統(tǒng)心臟的角色,控制所有的接口設(shè)備。
液晶顯示屏幕把信息顯示給用戶,并具有電容/電阻的觸控功能,所以產(chǎn)品中就需要實(shí)體的按鍵。觸控型的液晶顯示屏幕可大幅改善用戶的體驗(yàn),讓他們可以觸控、輕敲和滑動的手勢來控制手表的應(yīng)用。 系統(tǒng)中的MCU通常可透過串行匯排流(如SPI)而與LCD連通。產(chǎn)品還可能還會配備一個(gè)揚(yáng)聲器或壓電蜂鳴器,作為通知之用,如警報(bào)。
為提供一個(gè)可擴(kuò)展的平臺,可能還可將另一顆微處理器整合到解決方案中,以提供額外的處理能力和擴(kuò)展IO,以便可在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中加進(jìn)更多的傳感器(如氣壓傳感器)和接口設(shè)備(如GPS來確定當(dāng)前位置)。這也讓它可實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理算法,及使用具有豐富的圖形界面操作系統(tǒng)。MCU可用串行匯排流上簡單且標(biāo)準(zhǔn)的控制協(xié)議來與CR101x設(shè)備介接。
以配置文件確定行為
Bluetooth Smart采用異步的客戶端 - 服務(wù)器架構(gòu)。 該服務(wù)器具有可共享的數(shù)據(jù) ,且它還在數(shù)據(jù)庫中保持?jǐn)?shù)據(jù)元素, 稱為“屬性(attributes)”??蛻舳撕头?wù)器使用屬性的協(xié)議來交換數(shù)據(jù)。
在服務(wù)器上所呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)會被組織成多種服務(wù),一種以服務(wù)為導(dǎo)向的架構(gòu)。 這些都可以被發(fā)現(xiàn)、互動,并有一個(gè)定義好的行為,在已知的相同前提條件下,這總是會產(chǎn)生相同的結(jié)果。 服務(wù)定義 一臺服務(wù)器的行為 ,但不會強(qiáng)制客戶的行為;做這件事的是“配置文件”。
配置文件是高層次的定義,它定義了如何使用服務(wù),以實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序或使用案例(use case),及確定客戶端的行為。 Bluetooth SIG定義了任務(wù),列出了所有的服務(wù)和配置文件。智能手表幾乎會用到所有SIG所列的配置文件。每一配置文件的使用案例簡述如下:
1、警報(bào)通知配置文件 - 連接到一臺智能型手機(jī)以及提醒用戶有來電、文字和電子郵件。它可能不會顯示簡訊的全部文字,但會顯示來電者/發(fā)件人ID的詳細(xì)信息
2、血壓配置文件 - 獲得血壓測量數(shù)據(jù)和其他非侵入式血壓傳感器的數(shù)據(jù)
3、腳踏車速度和節(jié)奏(cadence)配置文件 - 使用自行車的速度和Cadence傳感器來說明腳踏車的速度和曲柄旋轉(zhuǎn)
4、尋找我(Find Me)配置文件 - 在同級設(shè)備錯(cuò)位時(shí)觸發(fā)警報(bào) ,例如智能型手機(jī)或鑰匙鏈
5、葡萄糖配置文件 - 獲得葡萄糖測量數(shù)據(jù)和其他葡萄糖傳感器的數(shù)據(jù)
6、心率配置文件 - 獲得心臟率傳感器的數(shù)據(jù)
7、電話警報(bào)狀態(tài)配置文件 - 控制智能型手機(jī)的振鈴器設(shè)置和警報(bào)狀態(tài)
8、接近配置文件 -當(dāng)手表移開或接近對等設(shè)備時(shí)定義行為,引起警報(bào)。 該警報(bào)可用來 采取進(jìn)一步的行動,例如只要有人進(jìn)入房子,燈就會自動點(diǎn)亮,或當(dāng)一個(gè)孩子迷路而遠(yuǎn)離父母時(shí)發(fā)出警報(bào)
9、奔跑速度和節(jié)奏配置文件 - 連接到一奔跑速度和節(jié)奏傳感器 ,以得到瞬時(shí)速度、步頻和步長的數(shù)據(jù)
10、時(shí)間配置文件- 獲取對等設(shè)備的日期和時(shí)間以及相關(guān)的信息 ,如時(shí)區(qū)和對夏令時(shí)間。 這將是一個(gè)不適用于手表的特殊使用案例,在此一情況下,一間房子有一個(gè)時(shí)鐘和其他定時(shí)器,它們可在沒有實(shí)際RTC的情形下,顯示日期和時(shí)間
iOS7的發(fā)表后,Apple 新增了一項(xiàng)可與Apple 通知中心(ANCS)進(jìn)行互動的服務(wù)。 這使得智能手表可提醒使用者任何事件,而它將會顯示在 iOS內(nèi) “向下滑動” 的菜單中。 使用者可以從任何在iOS7設(shè)備上運(yùn)行的應(yīng)用程序啟用警報(bào),而這些iOS7設(shè)備則可經(jīng)由其智能型手機(jī)而被警示。
此外, Apple 公司還推出了iBeacon,它是一款采用Bluetooth Smart的室內(nèi)定位系統(tǒng),目前有許多智能型設(shè)備開發(fā)者都想利用iBeacon來開發(fā)新的產(chǎn)品。藉由可與iBeacons通訊的穿戴式裝置,用戶或開發(fā)者不僅可以接收警報(bào),同時(shí)還可經(jīng)由情境位置感知(contextual location awareness)來改善與環(huán)境的互動。
將Bluetooth Smart的潛力更進(jìn)一步發(fā)展,Bluetooth Smart網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)最新的進(jìn)展(如CSRmesh) 顯示,在理論上,一位使用者可以利用一個(gè)具有Bluetooth Smart功能的設(shè)備來控制一定范圍內(nèi)的所有Bluetooth Smart設(shè)備 。 這意味著使用者可以藉由點(diǎn)選智能手表上的圖示來控制建筑物中的照明、保全或網(wǎng)絡(luò)音頻系統(tǒng)。
Bluetooth Smart市場展望
在未來的一年, 產(chǎn)業(yè)分析師預(yù)期可以看到大量的智能手表和其他穿戴式設(shè)備進(jìn)入市場。 iOS7最近所做的改善可強(qiáng)化對智能手表的支持及對Android(4.3 Jelly Bean版本之后)的支持,這正意味著,這些對消費(fèi)者而言具有真正價(jià)值的新類型電子產(chǎn)品,將以Bluetooth Smart為中心來展開其設(shè)計(jì)及生產(chǎn)。
相關(guān)閱讀:
可穿戴設(shè)備將在健康監(jiān)護(hù)領(lǐng)域遍地生花
你想不到的可穿戴續(xù)航妙招,"致命傷"可痊愈
名廠分享:可穿戴設(shè)備的電源設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)