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當穿戴式計算遇見Bluetooth Smart

2014年08月11日  | Paul Williamson

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基本架構

一款基本型的智慧型手錶之主要元件是一顆 Bluetooth Smart晶片、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台就可提供一單模的Bluetooth低能量無線電、 整合式的16位元處理器和 128KB的記憶體。 它可擔任系統心臟的角色,控制所有的周邊設備。


液晶顯示螢幕把信息顯示給使用者,並具有電容/電阻的觸控功能,所以產品中就需要實體的按鍵。觸控型的液晶顯示螢幕可大幅改善使用者的體驗,讓他們可以觸控、輕敲和滑動的手勢來控制手錶的應用。 系統中的MCU通常可透過串列匯排流(如SPI)而與LCD連通。產品還可能還會配備一個揚聲器或壓電蜂鳴器,作為通知之用,如警報。


為提供一個可擴展的平台,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展IO,以便可在產品的設計中加進更多的感測器(如氣壓感測器)和周邊設備(如GPS來確定當前位置)。這也讓它可實現更複雜的數據處理演算法,及使用具有豐富的圖形界面作業系統。MCU可用串列匯排流上簡單且標準的控制協議來與CR101x設備介接。


以設定檔確定行為

Bluetooth Smart採用異步的客戶端 - 伺服器架構。 該伺服器具有可共享的數據 ,且它還在數據庫中保持數據元素, 稱為“屬性(attributes)”。客戶端和伺服器使用屬性的協議來交換數據。


在伺服器上所呈現的數據會被組織成多種服務,一種以服務為導向的架構。 這些都可以被發現、互動,並有一個定義好的行為,在已知的相同前提條件下,這總是會產生相同的結果。 服務定義 一台伺服器的行為 ,但不會強制客戶的行為;做這件事的是“設定檔”。


設定檔是高層次的定義,它定義了如何使用服務,以實現應用程式或使用案例(use case),及確定客戶端的行為。 Bluetooth SIG定義了任務,列出了所有的服務和設定檔。智慧型手錶 幾乎會用到所有SIG所列的設定檔。每一設定檔的使用案例簡述如下:


  ◇ 警報通知設定檔 - 連接到一台智慧型手機以及提醒使用者有來電、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/發件人ID的詳細資訊

  ◇ 血壓設定檔 - 獲得血壓測量數據和其他非侵入式血壓感測器的數據

  ◇ 腳踏車速度和節奏(cadence)設定檔 - 使用自行車的速度和Cadence感測器來說明腳踏車的速度和曲柄旋轉

  ◇ 尋找我(Find Me)設定檔 - 在同級設備錯位時觸發警報 ,例如智慧型手機或鑰匙鏈

  ◇ 葡萄糖設定檔 - 獲得葡萄糖測量數據和其他葡萄糖感測器的數據

  ◇ 心率設定檔 - 獲得心臟率感測器的數據

  ◇ 電話警報狀態設定檔 - 控制智慧型手機的振鈴器設置和警報狀態

  ◇ 接近設定檔 -當手錶移開或接近對等設備時定義行為,引起警報。 該警報可用來 採取進一步的行動,例如只要有人進入房子,燈就會自動點亮,或當一個孩子迷路而遠離父母時發出警報

  ◇ 奔跑速度和節奏設定檔 - 連接到一奔跑速度和節奏感測器 ,以得到瞬時速度、步頻和步長的資料

  ◇ 時間設定檔- 獲取對等設備的日期和時間以及相關的信息 ,如時區和對夏令時間。 這將是一個不適用於手錶的特殊使用案例,在此一情況下,一間房子有一個時鐘和其他計時器,它們可在沒有實際RTC的情形下,顯示日期和時間


隨著iOS7的發表,Apple 新增了一項可與Apple 通知中心(ANCS)進行互動的服務。 這使得智慧型手錶可提醒使用者任何事件,而它將會顯示在 iOS內 “向下滑動” 的功能表中。 使用者可以從任何在iOS7設備上運行的應用程式啟用警報,而這些iOS7設備則可經由其智慧型手機而被警示。


此外, Apple 公司還推出了iBeacon,它是一款採用Bluetooth Smart的室內定位系統,目前有許多智慧型設備開發者都想利用iBeacon來開發新的產品。藉由可與iBeacons通訊的穿戴式裝置,使用者或開發者不僅可以接收警報,同時還可經由情境位置感知(contextual location awareness)來改善與環境的互動。


將Bluetooth Smart的潛力更進一步發展,Bluetooth Smart網狀網路最新的進展(如CSRmesh) 顯示,在理論上,一位使用者可以利用一個具有Bluetooth Smart功能的設備來控制一定範圍內的所有Bluetooth Smart設備 。 這意味著使用者可以藉由點選智慧型手錶上的圖示來控制建築物中的照明、保全或網路音頻系統。


Bluetooth Smart市場展望

在未來的一年, 產業分析師預期可以看到大量的智慧型手錶和其他穿戴式設備進入市場。 iOS7最近所做的改善可強化對智慧型手錶的支援及對Android(4.3 Jelly Bean版本之後)的支援,這正意味著,這些對消費者而言具有真正價值的新類型電子產品,將以Bluetooth Smart為中心來展開其設計及生產。



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