可穿戴設(shè)備市場(chǎng)起飛，藍(lán)牙Smart引爆設(shè)計(jì)熱潮！ - 全文

　　受益于新一代藍(lán)牙低功耗標(biāo)準(zhǔn)出爐，現(xiàn)在已是消費(fèi)性電子品牌廠發(fā)展智能手表等可穿戴電子設(shè)備的大好時(shí)機(jī)，相關(guān)無(wú)線芯片開發(fā)商也競(jìng)相發(fā)布適用于設(shè)備端的藍(lán)牙Smart解決方案，引爆一股新的無(wú)線設(shè)計(jì)熱潮。

　　藍(lán)牙（Bluetooth）Smart通常被認(rèn)知為第四代的藍(lán)牙低功耗（Bluetooth Low Energy）技術(shù)，可啟用低功耗的連接及低容量的數(shù)據(jù)傳輸，解決以往便攜式電子設(shè)備受限于無(wú)線數(shù)據(jù)通訊標(biāo)準(zhǔn)的功率消耗、尺寸限制及設(shè)計(jì)復(fù)雜度問題，進(jìn)而讓產(chǎn)品維持更長(zhǎng)的電池壽命，并可與最新的智能手機(jī)與平板設(shè)備相互連結(jié)。

　　據(jù)市場(chǎng)調(diào)查機(jī)構(gòu)ABI Research預(yù)測(cè)，自2014年起，智能手表等可穿戴運(yùn)算設(shè)備將出現(xiàn)爆炸性成長(zhǎng)，發(fā)展至2018年，出貨量更將達(dá)到四億八千五百萬(wàn)臺(tái)，可望帶動(dòng)龐大商機(jī)。

　　藍(lán)牙Smart加溫物聯(lián)網(wǎng)熱潮

　　為爭(zhēng)搶可穿戴電子市場(chǎng)商機(jī)，相關(guān)業(yè)者已開始針對(duì)藍(lán)牙Smart的連接性、彈性及電源管理能提供哪些效益，或是該平臺(tái)怎么讓可穿戴產(chǎn)品的硬體和軟體設(shè)計(jì)加速進(jìn)行，以及智能手機(jī)使用者如何受惠于新興的可穿戴設(shè)備使用模式等方向全力開發(fā)新產(chǎn)品。

　　藍(lán)牙Smart是隨著藍(lán)牙4.0規(guī)格而推出，功率較先前版本的藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)降低十到二十倍，即使無(wú)線電大部分時(shí)間是關(guān)閉的狀態(tài)，產(chǎn)品依然能維持「連接」，且當(dāng)數(shù)據(jù)一準(zhǔn)備好就能立刻被喚醒，這樣的功能組合將能提供電池更長(zhǎng)的壽命。

　　無(wú)庸置疑，功耗一直是行動(dòng)設(shè)備、便攜式電子，以及近期開始崛起的可穿戴電子設(shè)備設(shè)計(jì)面臨的最大難題，因此，藍(lán)牙Smart的問世，可望促成消費(fèi)性電子領(lǐng)域的重大改革。例如以手勢(shì)控制為基礎(chǔ)的新型態(tài)電視遙控器、手表、運(yùn)動(dòng)設(shè)備、健康與健身感應(yīng)器及家庭自動(dòng)化產(chǎn)品等，都可利用該技術(shù)在低功耗運(yùn)作的前提下，為設(shè)備增添過(guò)去所沒有的功能與應(yīng)用。

　　現(xiàn)階段，藍(lán)牙Smart正推動(dòng)各種創(chuàng)新的「應(yīng)用程式配件（Appcessories）」迅速發(fā)展。具備蘋果（Apple）iOS或軟體應(yīng)用程式界面（API）等藍(lán)牙Smart Ready設(shè)備，皆可讓開發(fā)人員以標(biāo)準(zhǔn)方式，建立能與藍(lán)牙Smart配件結(jié)合的應(yīng)用程式。

　　有了藍(lán)牙Smart之后，無(wú)須等待標(biāo)準(zhǔn)文件檔案的發(fā)展，也無(wú)須經(jīng)過(guò)藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟（Bluetooth SIG）的核準(zhǔn)，就可進(jìn)行應(yīng)用程式與配件的開發(fā)。開發(fā)商可利用豐富的使用者界面及便利的連接性，同時(shí)讓體積精巧的硬體配件享有長(zhǎng)達(dá)數(shù)年的電池壽命，進(jìn)而打造出與智能手機(jī)完美配合運(yùn)作的新產(chǎn)品。

　　表1列出所有藍(lán)牙核心規(guī)格版本的比較。在藍(lán)牙4.0（現(xiàn)已被稱作藍(lán)牙Smart）中，藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟強(qiáng)調(diào)該技術(shù)將使物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things）的使用情境更加可行，促進(jìn)讓數(shù)十億臺(tái)需要長(zhǎng)電池壽命的家電、設(shè)備及機(jī)器等盡早加入互連的世界。

　　整合MCU設(shè)計(jì)　藍(lán)牙Smart搶進(jìn)智能手表

　　在物聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展下，智能手表正快速崛起，除可提供一般計(jì)時(shí)功能外，還能以數(shù)字處理的方式執(zhí)行各種任務(wù)，包括數(shù)學(xué)運(yùn)算、游戲、多媒體傳訊、來(lái)電提醒及近距離感測(cè)等更為復(fù)雜的應(yīng)用。對(duì)智能手機(jī)而言，智能手表將成為功能強(qiáng)大的配件，可提供更多元的使用者資訊及互動(dòng)方式。

　　舉例來(lái)說(shuō)，智能型手表能夠顯示燃燒多少卡路里，以及使用者在運(yùn)動(dòng)前后的心跳速率；或是能夠透過(guò)定位功能找到用戶的智能手機(jī)，甚至是通知皮夾被遺留在家中。由此可見，藍(lán)牙Smart所能創(chuàng)造出的可能性是無(wú)窮無(wú)盡的。

　　圖1顯示出手表并非僅是能與電話互動(dòng)而已，還能夠與體重計(jì)、計(jì)步傳感器、溫度計(jì)及其他可提供有價(jià)值資訊的聯(lián)網(wǎng)設(shè)備互動(dòng)，同時(shí)也可被用來(lái)當(dāng)作游戲控制器或是遙控器。

　　圖1　智能手表與多種設(shè)備的互動(dòng)

　　現(xiàn)階段，基本款的智能手表主要元件包括藍(lán)牙Smart芯片、微控制器（MCU）及液晶顯示（LCD）面板，也可能具有揚(yáng)聲器或是壓電式蜂鳴器以提供鬧鐘之類的提醒功能（圖2）。由于產(chǎn)品體積的限制，相關(guān)芯片業(yè)者正開始朝整合型芯片設(shè)計(jì)發(fā)展；例如英商劍橋無(wú)線半導(dǎo)體（CSR）的μEnergy CSR101x系列元件，可提供一個(gè)包含單模藍(lán)牙低功耗射頻（RF）、整合型16位元MCU及128K位元組記憶體的平臺(tái)，其角色等同于系統(tǒng)的心臟，控制著所有系統(tǒng)周邊元件。

　　圖2　基本智能手表原理圖

　　如圖3所示，若將一顆MCU整合至藍(lán)牙Smart芯片解決方案，就能提供一個(gè)可擴(kuò)充的平臺(tái)，運(yùn)用額外的處理能力與擴(kuò)充的I/O，就能在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中納入更多傳感器（例如氣壓傳感器），以及周邊設(shè)備（例如可判定目前位置的GPS）。此外，整合型芯片也能讓手表進(jìn)行更復(fù)雜的資料處理演算法，以及使用更豐富的圖形界面作業(yè)系統(tǒng)。這款CR101x元件的微控制器界面是透過(guò)序列匯流排，使用簡(jiǎn)單的標(biāo)準(zhǔn)控制協(xié)定。

　　圖3　高價(jià)值智能手表原理圖

　　至于LCD可以為使用者顯示相關(guān)資訊，且具備電容式/電阻式的觸控能力，所以就產(chǎn)品而言并不需要實(shí)體的按鈕。以觸控為基礎(chǔ)的LCD也大幅改善使用者控制智能手表應(yīng)用程式的體驗(yàn)；此外，MCU亦可透過(guò)I2C或是串列周邊界面（SPI）此類序列匯流排來(lái)與LCD進(jìn)行通訊，提供更多智能互動(dòng)功能。

　　藍(lán)牙Smart定義多元資料應(yīng)用形式

　　針對(duì)藍(lán)牙Smart傳輸資料的模式，如圖4所示，藍(lán)牙Smart使用非同步式主從式架構(gòu)，伺服器讓資料能被分享，并且將名為「屬性 （Attributes）」的數(shù)據(jù)元素妥善保存在資料庫(kù)中，讓客戶端與伺服器使用屬性協(xié)議（Attribute Protocol， ATT）來(lái)交換資料。

　　圖4　藍(lán)牙Smart主從式架構(gòu)

　　在以服務(wù)導(dǎo)向的范例中，呈現(xiàn)在伺服器的資料已經(jīng)組織于服務(wù)中，這些資料可以被查取、連結(jié)互動(dòng)及定義歸類，而且也定義回應(yīng)模式，在相同的先決條件之下，可產(chǎn)生一致的結(jié)果。盡管服務(wù)定義伺服器的回應(yīng)模式，但無(wú)法指定用戶端的回應(yīng)；它是透過(guò)「Profiles」來(lái)做到這些的。

　　「Profiles」是一種較高層的定義方式，定義服務(wù)可以何種方式啟動(dòng)應(yīng)用程式或使用范例，以及決定使用者的行為。藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟將這些命令及所有的服務(wù)與Profiles清楚地列出。

　　智能手表可以用到幾乎所有藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟列出的Profiles使用范例，首先是提示通知（Alert Notification Profile），可將手表連接到智能手機(jī)，以接收來(lái)電/未接來(lái)電、電子郵件/短信/多媒體訊息以及任何未讀或新進(jìn)提示等通知，雖然不會(huì)顯示完整的文字內(nèi)容，但會(huì)提供可識(shí)別來(lái)電者/傳訊者身分的詳細(xì)資訊。

　　在健康管理方面也有相關(guān)規(guī)范，如血壓（Blood Pressure Profile），能夠讓手表獲得血壓的測(cè)量值，以及其他來(lái)自非侵入式血壓傳感器的數(shù)值；血糖（Glucose Profile），讓手表接收血糖測(cè)量值及其他來(lái)自血糖傳感器的資料；心跳速率（Heart Rate Profile），讓手表可獲得來(lái)自心跳速率傳感器的資料。

　　此外，針對(duì)使用者動(dòng)態(tài)則有下列規(guī)范：騎自行車的速度與節(jié)奏 （Cycling Speed and Cadence Profile），讓手表連接至自行車的速度與節(jié)奏傳感器，以便于獲得騎乘自行車/飛輪的速度與曲軸轉(zhuǎn)數(shù)等數(shù)據(jù)；跑步速度與節(jié)奏（Running Speed And Cadence Profile），手表連接至跑步速度與節(jié)奏感應(yīng)器，以獲得瞬間的速度、節(jié)奏及步幅數(shù)據(jù)；以及近距離感測(cè)（Proximity Profile），啟用通知功能提示手表與同質(zhì)設(shè)備的距離，當(dāng)有人進(jìn)入屋內(nèi)時(shí)燈光立刻開啟，或是當(dāng)小孩超出與你之間一定范圍時(shí)立刻發(fā)出警報(bào)提醒。

　　其余包括尋我（Find Me Profile），可讓手表針對(duì)放錯(cuò)地方的智能手機(jī)或是鑰匙圈等同質(zhì)設(shè)備發(fā)出提示警報(bào)；電話提示狀態(tài)（Phone Alert Status Profile），連接至智能手機(jī)來(lái)改變或控制它的鈴聲設(shè)定以及提示狀態(tài)。在最新發(fā)布的iOS7中，蘋果（Apple）新增一項(xiàng)可與蘋果通知中心 （ANCS）互動(dòng)的功能，智能手表可提醒使用者注意出現(xiàn)在iOS下拉選單中的提示項(xiàng)目，讓使用者針對(duì)任何在iOS7設(shè)備上運(yùn)作的應(yīng)用程式啟用提醒功能，并可透過(guò)智能手機(jī)發(fā)出提醒。

　　至于時(shí)間（Time Profile），可自同質(zhì)設(shè)備取得日期、時(shí)間及時(shí)區(qū)和日光節(jié)約時(shí)間等相關(guān)資訊；在這樣的情境下，只要房子內(nèi)有一個(gè)時(shí)鐘或其他計(jì)時(shí)設(shè)備，手表就算沒有時(shí)鐘芯片（RTC），也可以顯示日期及時(shí)間。

　　iOS/Android奧援　藍(lán)牙Smart優(yōu)勢(shì)盡顯

　　除了功能和應(yīng)用服務(wù)以外，一個(gè)藍(lán)牙無(wú)線通訊產(chǎn)品的成功與否，電池壽命也扮演極為關(guān)鍵的作用。表2列出現(xiàn)有可穿戴設(shè)備所使用的化學(xué)電池種類，然而，隨著智能手表功能的增加，其他種類的電池，例如鋰離子電池也常被使用，其操作電壓可達(dá)4.2伏特（V）。

　　無(wú)庸置疑，藍(lán)牙智能手表市場(chǎng)已開始起飛，產(chǎn)業(yè)分析師預(yù)期2014年可以看到許多智能手表及其他穿戴型設(shè)備進(jìn)入市場(chǎng)。由于智能手表等可穿戴產(chǎn)品大多須與智能手機(jī)等行動(dòng)設(shè)備連結(jié)，因此藍(lán)牙Smart在iOS更新版本及Android 4.3 Jelly Bean作業(yè)系統(tǒng)的發(fā)展上可大大地發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，讓各種新型態(tài)的電子產(chǎn)品帶給消費(fèi)者真正的關(guān)鍵價(jià)值。