智能手机在很多老练商场的高遍及率以及更低本钱MEMS传感器的遍及运用使可穿戴设备获得了广泛认可。可穿戴设备具有很高的便携性，能够穿戴或附着在身体上，并经过一个或多个传感器丈量/收集信息。图1给出了可穿戴设备的一般信息流程图。
图1：可穿戴设备-信息流程
咱们依据服务细分商场或许穿戴部位对可穿戴设备进行大致的分类。表1给出了可穿戴设备的品种和典型用例。
表1：可穿戴设备的分类(*身体：包含手臂、躯干和腿)
大部分可穿戴设备都配有一个或多个传感器、处理器、存储器、衔接器(无线电操控器)、显示器和电池。图2给出了一个活动监控器的实例。
图2：方框图-活动监控器(可穿戴设备)
由于要将此类设备穿戴在身上，因而除了根本功用以外，还有其它一些要素也决议该设备能否被顾客承受，具体包含：
●支撑的通讯形式
●均匀电池运用寿命
●低本钱
●产品的尺度和分量
以下几节将具体介绍这些要素。
商场上存在多种不同的通讯协议，有些是规范协议，例如Bluetooth Classic、ZigBee、WiFi，还有一些是芯片厂商开发的专有协议。Bluetooth Classic、ZigBee、WiFi等规范协议并未将低功耗作为首要规划特性，因而大部分OEM厂商挑选运用专有协议。专有协议的运用在很大程度上约束了这些可穿戴产品的灵敏性，使其只能与选用相同专有协议的设备进行交互操作。
为了消除这种局限性，蓝牙技能联盟(SIG)推出了低功耗蓝牙(BLE)技能，将其作为功耗最低的短距离无线通讯规范。与经典蓝牙相同，BLE也在具有1Mbps带宽的2.4GHz ISM频带下作业。BLE最明显的特性如下：
●低数据速率-抱负适用于只需要交流状况信息的运用。
●该协议能够在固定时刻距离内突发地传送简略信息，因而在不发送信息时主机处于低功耗形式。
●该协议将树立衔接到数据交流所需的时刻缩短至几毫秒。
●架构中的每个层都经过了精心优化以下降功耗
o物理层的调制指数与经典蓝牙比较有所添加，有助于削减发送电流和接纳电流。
o经优化的链路层可完成快速从头衔接，以下降功耗。
o操控器可完成各种要害使命，例如树立衔接以及疏忽仿制数据包，因而能够让主机更长时刻地处于低功耗形式。
●选用类似于经典蓝牙的稳健牢靠架构，支撑自适应跳频，具有32位CRC校验功用。
●仅支撑播送形式;不用对设备履行衔接操作。
BLE与规范蓝牙无线电不兼容，由于它们是不同的技能。不过，双模蓝牙设备既支撑BLE也支撑经典蓝牙。选用了蓝牙智能安排妥当型主机(双模设备)之后，BLE运行时就无需运用收发器，这与专有协议形成了鲜明对比。
以上介绍的BLE协议能够完美地运用于可穿戴设备，原因如下：
●该协议为完成超低功耗进行了精心优化。
●低功耗有助于减小电池尺度，然后减缩产品本钱、尺度和分量。
●由于智能手机中选用BLE智能安排妥当型主机，因而便于完成该协议。
●可穿戴设备在很长时刻距离内交流少数的突发信息。
通讯协议仅仅可穿戴设备中的一部分，除了通讯接口以外，可穿戴设备还包含多种其它模块，例如传感器、用来处理传感器信号的模仿前端、用来滤除环境噪声的数字信号处理模块、用于记载信息的存储器、用于履行多种体系相关功用的处理器，以及电池充电器等等。
图3：光学心率监测器-腕带
图3给出了光学心率监测器腕带的典型完成计划。光学心率监测器选用PPG原理，运用光学技能来检测血液量的改变。该技能运用LED灯照亮身体安排，一起运用光电二极管来丈量带着血液量改变信息的反射信号。跨阻抗放大器(TIA)可用于将光电流通化为电压。随后，经过ADC将电压信号转化为数字信号。然后在固件中对数字信号进行处理，以消除DC偏移和高频噪声，然后检测心跳。此外，滤波进程也可在模仿域运用有源滤波器完成。将心跳信息发送到BLE操控器，再经过蓝牙链路发送到支撑BLE的设备中。有些光学心率监测器选用独立操控器履行心率处理，而操控器经过I2C/SPI/IART通讯协议与主处理器进行通讯。
在这类体系中，运用多个分立组件不只使体系变得比较复杂(不同部件之间要电气兼容，还需要进行测验)，并且会添加功耗(由于在不运用时短少对AFE的操控)、资料清单本钱以及PCB的尺度。
为了处理这些问题，很多厂商都推出了根据片上体系(SoC)架构的器材。这些器材不只具有操控器，并且包含模仿与数字子体系，运用这些子体系可完成大部分根本的模仿前端和数字功用。赛普拉斯根据可编程片上体系(PSoC)架构的PSoC 4 BLE就归于这类操控器。该器材是真实的面向可穿戴商场的SoC，由于它包含48MHz Cortex M0 CPU、可装备模仿与数字资源以及一个内置的BLE子体系。图4给出了PSoC 4 BLE器材的架构。
图4：PSoC 4 BLE架构
该器材的模仿前端部分包含四个未经装备的运算放大器，两个低功耗比较器，一个高速SAR ADC，以及一个用户界面专用的%&&&&&%式感应模块。数字部分则包含两个串行通讯模块(SCB)，可用于完成I2C/UART/SPI协议;四个16位硬件定时器计数器PWM(TCPWM);以及四个通用数字模块(UDB)，其就像FPGA相同可用来在硬件中完成数字逻辑。
图5给出了运用PSoC 4 BLE器材完成上述腕带产品的办法。
图5：光学心率监测器-腕带-PSoC 4 BLE
在这种完成计划中，PSoC 4 BLE器材可运用其内部资源完成一切功用。操控器外部所需的组件只包含几个无源元件，以及一个用来驱动LED并作为RF匹配网络一部分的晶体管。这种集成式计划能够操控AFE的功耗，在AFE不运用时将其禁用，然后削减资料清单本钱和PCB尺度。除了以上优势外，运用SoC架构还有助于加快产品的上市进程，原因如下：
●供给用于体系开发的现成固件IP
●各个模块坐落同一块芯片，进行互操作时无需消耗很多时刻
●灵敏的可装备环境答应在最终阶段完成更改
在一些规划中，Cortex-M0内核无法满意处理功用要求，这种情况下可运用M3内核来处理体系相关功用，一起，选用根据BLE的SoC(例如PSoC 4 BLE)操控蓝牙通讯以及AFE和数字逻辑。
定论：
智能手机和平板电脑等蓝牙智能安排妥当型设备越来越多地得到遍及，一起BLE又具有明显的优势，这些要素使得BLE成为了常用的可穿戴产品通讯协议。在认可了BLE的利基理念之后，各个芯片厂商还开发了BLE操控器，有些还出产出了支撑BLE的SoC.支撑BLE的SoC有助于下降体系功耗、资料清单本钱和产品尺度，然后使可穿戴商场更具吸引力和充溢美好前景。
