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Bluetooth Smart促进可穿戴设备将在2014年展现爆发性成长
Bluetooth Smart市场起飞根据业界专家预测，2014年将会有无数新型的智慧手表与其它可穿戴运算产品进入市场。iOS7最近推出的改良功能，增强对于智慧手表等设备的支援，同时，Android 4.3 Jelly Bean也支援Bluetooth Smart功能，这意味着Bluetooth Smart技术可望成为使这种全新电子产品的真正价值迅速导入消费市场的关键。
根据ABI Research研究预测，智慧手表等可穿戴运算设备将在2014年展现爆发性成长，2018年的出货量还将突破4.85亿台。新一代蓝牙解决方案── Bluetooth Smart，对于这一波可穿戴运算设备的崛起具有重要的影响──透过这项低功耗的技术，使得设备和设备、设备与应用之间能够长时间的进行资料传输。
本文将从连接性、灵活性与电源管理特性等方面探讨Bluetooth Smart平台解决方案的优势，以及其如何加速硬体设计与软体开发，从而促进针对智慧型手机用户的可穿戴设备成长及其新一轮的发展。
为什么采用Bluetooth Smart？
Bluetooth Smart技术(通常被称为蓝牙低功耗技术)使先前受限于功耗、尺寸及无线数据通讯标准复杂性的应用实现了低功耗连接以及小量的数据传输，适用于需要较长电池寿命的消费电子产品(执行功耗低)，并可相容于最新版智慧型手机和平板电脑。
Bluetooth Smart采用蓝牙4.0标准，其功耗与先前的标准蓝牙技术版本相较降低了10到20倍。即使射频长时间关闭，设备仍可保持连线状态，一旦侦测到数据便可迅速启动蓝牙功能。因此Bluetooth Smart可为设备提供更长的电池寿命。
Bluetooth Smart促进了消费电子产业多项重要创新产品开发，包括新款手势电视遥控器、手表、运动器材、健康与保健感测器以及家庭自动化产品等。Bluetooth Smart还催生了一系列创新的应用配件，即具备配对应用程式的附属配件开发。透过使用软体API，基于Apple iOS 作业系统等的Bluetooth Smart Ready产品使开发人员能够开发出能以标准方式与Bluetooth Smart配件进行通讯的应用程式。
Bluetooth Smart技术使开发人员无需等待蓝牙技术联盟(Bluetooth SIG)开发并认证标准规格，便可开发相关应用程式及配件，创造能与智慧型手机实现无缝连接的创新产品。这些产品不仅具备丰富的用户介面与卓越的连接性能，而且支援电池续航时间长达几年的精巧配件。
表1比较所有蓝牙核心规格版本的数据速率。蓝牙技术联盟推出的蓝牙4.0(现商标更名为Bluetooth Smart)使物联网的实现成为可能，因而将数十亿需求较长电池寿命的家电、设备及机器成功导入互连世界。创造智慧手表应用
智慧手表提供简单计时功能，同时也是兼具数学运算、独特定时模式以及游戏、多媒体简讯、电话提醒、近接感应等复杂应用的数位腕表。作为智慧型手机的一款强大配件，智慧手表能够提供创新的用户资讯与互动体验。例如，智慧手表能够显示用户运动消耗的卡路里以及运动前与运动后的心率；智慧手表还可帮助用户查找手机的位置，通知用户钱包遗落在家中……，Bluetooth Smart使无数应用成为可能。
图1说明智慧手表不仅可与智慧型手机，还可与磅秤、计步器、温度计以及其它设备进行通讯，因而提供有价值的资讯。智慧手表还可作为游戏控制器与遥控器。
图1:智慧手表与各种设备进行通讯。
蓝牙平台技术创造智慧手表
基础智慧手表的主要元件包括一个Bluetooth Smart晶片、一个微控制器以及一个液晶显示萤幕。例如：CSR μEnergy CSR101x系列设备平台可提供一个单模蓝牙低功耗射频晶片、一个16位元整合处理器与128KB记忆体，它是整个系统的核心，同时控制所有周边设备。液晶显示萤幕用于向用户显示资讯，而且一般都具备电容/电阻式触控功能，因此无需设计实体按键。液晶显示萤幕的触控功能大幅提升了用户体验，只需透过简单的触控、点选及滑动，便可操控手表上的各种应用程式。微控制器经由I 2 C或SPI等串列汇流排与液晶显示萤幕进行通讯。此外，智慧手表还可设置扬声器或压电式鸣蜂器，因而提供闹铃等提醒功能。
基础智慧手表的主要元件包括一个Bluetooth Smart晶片、一个微控制器以及一个液晶显示萤幕。例如：CSR μEnergy CSR101x系列设备平台可提供一个单模蓝牙低功耗射频晶片、一个16位元整合处理器与128KB记忆体，它是整个系统的核心，同时控制所有周边设备。液晶显示萤幕用于向用户显示资讯，而且一般都具备电容/电阻式触控功能，因此无需设计实体按键。液晶显示萤幕的触控功能大幅提升了用户体验，只需透过简单的触控、点选及滑动，便可操控手表上的各种应用程式。微控制器经由I 2 C或SPI等串列汇流排与液晶显示萤幕进行通讯。此外，智慧手表还可设置扬声器或压电式鸣蜂器，因而提供闹铃等提醒功能。
图2：基础智慧手表元件方块图。
图3展示如何透过整合一个微处理器创造出可扩充的平台。微处理器可提供增强的处理能力以及扩展的I/O埠，因而支援在产品设计中设置更多感测器(如气压感测器)，以及周边设备(如具备定位功能的GPS)；同时，透过整合微处理器，该解决方案可执行更复杂的数据处理演算法，还可使用具备大量绘图介面的作业系统。微控制器透过串列汇流排利用简单标准的控制协议与CSR101 x设备进行通讯。
图3：高阶智慧手表元件方块图。
蓝牙规格使用案例
图4为Bluetooth Smart使用的非同步主从式架构。伺服器储存等待分享的数据，并将数据源保存在资料库中，称作'属性'。客户端及伺服器透过属性协议进行数据交换。
图4：Bluetooth Smart主从式架构。
伺服器上的数据以服务型样式进行管理。这些数据可进行索引、交替并执行定义行为，只需设置相同的先决条件就能产生同样的结果。服务可定义伺服器行为，但无法指定客户端行为。这些皆由'规格'决定。
标准规格规定了如何运用服务建置相关应用程式与使用案例，并决定用户端行为的高层定义。蓝牙技术联盟定义了相关指令，并列出了所有服务和规格。
智慧手表支援蓝牙技术联盟制订的所有规格，以下内容概述每一个规格的使用案例：
* 通知提醒规格─手表与智慧型手机连接后，可接听手机来电，查看未接来电、邮件、简讯及多媒体简讯等，同时还可阅读手机所接收的未读通知。虽然可能无法显示简讯的全部内容，但至少会显示发话者/简讯传送者的具体身份资讯
* 血压规格─使手表能够从非侵入式血压感测器获取血压测量及其它数据
* 自行车速度和踏频规格─使手表从自行车速度和踏频感测器中撷取自行车速度以及车轮转数等相关数据
* '找到我'规格─按下手表按钮使远方对应设备发出警示，例如智慧型手机或密钥卡
* 血糖规格─使手表从葡萄糖感测器撷取血糖测量及其它数据
* 心率规格─使手表从心率感测器撷取相关数据
* 电话状态通知规格─使手表接取智慧型手机，因而更改并控制手机铃声设置及状态通知
* 近距离感应规格─该规格一旦侦测到手表离开或靠近对等设备，便会触发警示系统。警示系统可能进一步引发其它功能，例如进入房屋时，电灯自动打开；当孩子走失时发出警报等
* 跑步速度与步调规格─使手表取得跑步速度与步调感测器以撷取瞬时速度、步调与步长等相关数据
* 时间规格─使手表从对等设备中撷取日期、时间及其它相关资讯，包括时区、夏日时制等。这个应用案例很特别(但不适用于腕表)，可使家中未内建即时时脉功能的钟表与其它计时工具显示日期与时间。
在最近发布的iOS7系统中，苹果公司新增了一项可与苹果通知中心(ANCS)互动的应用服务，使智慧手表能够将显示在iOS下拉选单中的事件通知给用户。用户还可将iOS7设备上执行的所有app中的通知推送至其智慧型手机。
电池使用寿命
一般来说，电池使用寿命对于一款产品的成功与否至关重要。表2列出现有可穿戴设备目前使用的电池化学成分。然而，随着智慧手表等可穿戴运算设备功能增强，可充电锂离子电池等替代材料也逐渐被使用，其充电电压可高达4.2V。
作者：Paul Williamson，CSR低功耗无线产品总监；Nitin Gupta，CSR总工程师
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