MCU廠商發(fā)力可穿戴，將低功耗進行到底

　　2013年可謂是智能穿戴元年，各行各業(yè)都將其視為智能手機之后的下一波熱點。各大研究機構也紛紛畫餅，其中英國IMS Research就預測到2016年穿戴式產(chǎn)品市場規(guī)模達到60億美金。ABI Research則預測2018年全球穿戴式智能設備的出貨量可達到5億臺，年復合增速達到50%以上。

　　不過在穿戴設備的發(fā)展過程中，也面臨產(chǎn)品定義不夠明確、產(chǎn)業(yè)鏈及生態(tài)環(huán)境不夠健全、剛性需求缺失等多重困境。為了滿足不斷增長的穿戴市場，各大半導 體廠商紛紛推出或準備推出多種高性能以及低功耗的MCU、MEMS以及周邊產(chǎn)品。在12月20日深圳舉行的一場穿戴式電子設備應用與技術論壇上，就吸引了 包括意法半導體、土曼、北高智、Bluetooth SIG在內(nèi)的可穿戴領域上下游廠商來共同討論目前該行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢。

　　智能手表的兩種發(fā)展方向

　　北高智科技產(chǎn)品經(jīng)理尚高明在詳細介紹了智能手表發(fā)展歷史之后，也提到了目前智能手表主要的兩種發(fā)展方向：

　　其中第一種是采用MTK等手機AP來實現(xiàn)的方案。這種方案一般采用較高主頻的主控平臺，比如三星的Galaxy Gear。同時其產(chǎn)品定位也是擁有通信模塊，可獨立于手機之外運行。一般這種產(chǎn)品采用Android系統(tǒng)，可實現(xiàn)撥號通話、短信息收發(fā)查詢、郵件收發(fā)查看 等功能，同時支持APP的安裝于卸載。由于采用較高主頻，因此待機時間一般在1~3天之內(nèi)。目前深圳有許多之前從事手機方案的公司在做類似的項目，但是支 持這種產(chǎn)品的AP廠商還比較少，所以大多智能采用手機平臺來做。

　　另一種產(chǎn)品則采用低功耗的MCU（微控制器）來實現(xiàn)。目前包括意法半導體、德州儀器、Silicon Lab在內(nèi)的半導體廠商都提供相對應的產(chǎn)品及解決方案。其產(chǎn)品定位主要是智能手機的配件，擁有差異化的功能。其功能實現(xiàn)比較簡單，同時采用嵌入式小內(nèi)核的 RTOS實時操作系統(tǒng)。尚高明表示，北高智目前主要傾向于MCU的解決方案，其EFM32方案采用Silicon Lab基于Cortex-M系列的產(chǎn)品，主頻可做到48Mhz，加上超低功耗的RTOS系統(tǒng)（RTX、FreeRTOS、μC/OS-Ⅱ/-Ⅲ），待機功 耗可以小于1μA，運行功耗可做到220Μa/MHz。產(chǎn)品待機時間可以做到10天以上。

　　北高智科技產(chǎn)品經(jīng)理尚高明

　　他同時認為，未來穿戴式設備只有顛覆者才有可能成功。其產(chǎn)品的重點在于待機時間而非性能。未來可穿戴設備一定是將科技與時尚相結合（說人話就是外觀 要做得更漂亮精致）；同時要做到跨領域技術的融合（說人話就是要將各種硬件數(shù)據(jù)接口、各種移動互聯(lián)網(wǎng)應用、云服務、Sensor技術整合起來，讓消費者的 體驗得到提升）。

　　EFM32解決方案，支持pin to pin兼容，支持QFN、BGA112、BGA120

　　主流低功耗顯示屏介紹

　　對于目前的穿戴設備來說，主控、屏幕、藍牙基本上是構成整個硬件方案最重要的三大件。尚高明表示，北高智作為元器件代理商，目前除了提供EFM32解決方案之外，同時也代理多種針對穿戴式產(chǎn)品的低功耗顯示屏幕。

　　目前常用的低功耗顯示屏除了常用的TFT（ipod nano屏）之外，還有夏普最近推出的Memory LCD。這種屏幕上的像素點被設計成可存儲電荷的電容體，當液晶像素顯示后，僅需要極低的待機電流，在不刷新時幾乎不需要功耗。特性類似于可存儲的記憶 體。屏幕的顯示成像是采用發(fā)射式原理。這種屏幕有點類似于E-ink屏，由于本身沒有光源，需要外加背光，但是只有黑白兩色，沒有灰階。其優(yōu)點在于靜態(tài)功 耗極低，僅5μA，動態(tài)刷新在16μA，而TFT屏功耗普遍在mA級別。

　　E- ink屏也是比較常用的低功耗屏，土曼用的就是E-ink屏。因為僅在顯示屏像素刷新時耗電，在斷電后具有現(xiàn)實保存能力，同樣可實現(xiàn)朝地公安 侯。其產(chǎn)品特點在于可彎曲性，可以滿足ID設計上的多重需求。不過缺點在于刷新速率較慢（200ms），在需要實現(xiàn)一些較炫的界面時體驗不是很好。同時其 成本也偏高，1.77寸的價格目前在20美金左右。

　　Mirasol 屏是高通推出的一種低功耗顯示技術。模仿蝴蝶翅膀和孔雀羽毛的成色原理，借助陽光反射讓顯示屏保持清晰。由于其屏幕只在像素顏色改變 時才需要消耗電力，因此功耗極低，尤為適合需要長時間顯示固定的電子設備。Mirasol屏與E-ink屏一樣也需要加背光，但是Mirasol可以實現(xiàn) 一些彩色的效果。尚高明也坦言，目前不容易拿到這款屏，具體體驗有待產(chǎn)品量產(chǎn)后會比較了解。

　　以上這幾種屏是北高智目前主要代理的幾種低功耗屏，根據(jù)筆者得到的路邊社小道消息，蘋果的iwatch將會采用OLED屏，尺寸在1.75~1.8寸之間，其待機可以做到一周充一次電。

　　意法半導體高級市場工程師任遠

　　ST針對不同產(chǎn)品定位的MCU

　　相比北高智，意法半導體高級市場工程師任遠則重點介紹了ST的STM32 MCU平臺，以及如何通過這款平臺提供的軟硬件解決方案。

　　據(jù)介紹，目前ST針對穿戴設備的STM32 MCU分為四類，其中L0、L1功耗較低，而F429F401功耗較高。

　　不同功耗主要是由不同的產(chǎn)品定位決定的。其中L0和L1主要定位于智能腕帶，其優(yōu)勢是采用低功耗RAM，數(shù)據(jù)保持僅需要1.5/0.8μA工作電 流。F401則定位于高端智能腕帶、運動手表等，其主頻在84MHZ，采用的是業(yè)界最小封裝3×3mm WLCSP，其優(yōu)勢在于實現(xiàn)功耗性能的最佳平衡。

　　任遠同時表示，其實現(xiàn)在每家提供的MCU性能都差不多，ST除了提供硬件之外，還提供相關的算法。比如睡眠質(zhì)量檢測，運動檢測，自由落體、行走、跑 動等，每一家算法都不同。他同時重點介紹了ST的室內(nèi)導航算法，這也是目前非常前言的一項技術。其使用場景主要是在一些室內(nèi)或隧道等GPS搜索不到的地方 進行導航。目前業(yè)界對于室內(nèi)導航的普遍實現(xiàn)方式要增加WIFI或藍牙模塊，而這個算法僅使用自帶的加速度計和陀螺儀就可以實現(xiàn)。

　　F429定位于高端智能手表，使用Chrom-ART Accelerator技術，比單獨使用MCU性能提高兩倍，其優(yōu)勢是內(nèi)置TFT LCD控制器以及SDRAM控制器。

　　最后，他表示，未來隨著穿戴式設備搭載的MEMS傳感器數(shù)量越來越多，還需要用一個Hub（協(xié)處理器芯片）來控制所有的傳感器，再交給AP運算，也就是Sensor Hub技術。目前Android4.4系統(tǒng)已經(jīng)支持該技術，而MCU則可用來充當這個Hub功能。