可穿戴设备市场起飞，蓝牙Smart引爆设计热潮！

　　受益于新一代蓝牙低功耗标准出炉，现在已是消费性电子品牌厂发展智能手表等可穿戴电子设备的大好时机，相关无线芯片开发商也竞相发布适用于设备端的蓝牙Smart解决方案，引爆一股新的无线设计热潮。

　　蓝牙（Bluetooth）Smart通常被认知为第四代的蓝牙低功耗（Bluetooth Low Energy）技术，可启用低功耗的连接及低容量的数据传输，解决以往便携式电子设备受限于无线数据通讯标准的功率消耗、尺寸限制及设计复杂度问题，进而让产品维持更长的电池寿命，并可与最新的智能手机与平板设备相互连结。

　　据市场调查机构ABI Research预测，自2014年起，智能手表等可穿戴运算设备将出现爆炸性成长，发展至2018年，出货量更将达到四亿八千五百万台，可望带动庞大商机。

　　蓝牙Smart加温物联网热潮

　　为争抢可穿戴电子市场商机，相关业者已开始针对蓝牙Smart的连接性、弹性及电源管理能提供哪些效益，或是该平台怎么让可穿戴产品的硬体和软体设计加速进行，以及智能手机使用者如何受惠于新兴的可穿戴设备使用模式等方向全力开发新产品。

　　蓝牙Smart是随着蓝牙4.0规格而推出，功率较先前版本的蓝牙标准降低十到二十倍，即使无线电大部分时间是关闭的状态，产品依然能维持「连接」，且当数据一准备好就能立刻被唤醒，这样的功能组合将能提供电池更长的寿命。

　　无庸置疑，功耗一直是行动设备、便携式电子，以及近期开始崛起的可穿戴电子设备设计面临的最大难题，因此，蓝牙Smart的问世，可望促成消费性电子领域的重大改革。例如以手势控制为基础的新型态电视遥控器、手表、运动设备、健康与健身感应器及家庭自动化产品等，都可利用该技术在低功耗运作的前提下，为设备增添过去所没有的功能与应用。

　　现阶段，蓝牙Smart正推动各种创新的「应用程式配件（Appcessories）」迅速发展。具备苹果（Apple）iOS或软体应用程式界面（API）等蓝牙Smart Ready设备，皆可让开发人员以标准方式，建立能与蓝牙Smart配件结合的应用程式。

　　有了蓝牙Smart之后，无须等待标准文件档案的发展，也无须经过蓝牙技术联盟（Bluetooth SIG）的核准，就可进行应用程式与配件的开发。开发商可利用丰富的使用者界面及便利的连接性，同时让体积精巧的硬体配件享有长达数年的电池寿命，进而打造出与智能手机完美配合运作的新产品。

　　表1列出所有蓝牙核心规格版本的比较。在蓝牙4.0（现已被称作蓝牙Smart）中，蓝牙技术联盟强调该技术将使物联网（Internet of Things）的使用情境更加可行，促进让数十亿台需要长电池寿命的家电、设备及机器等尽早加入互连的世界。

　　

　　整合MCU设计　蓝牙Smart抢进智能手表

　　在物联网的蓬勃发展下，智能手表正快速崛起，除可提供一般计时功能外，还能以数字处理的方式执行各种任务，包括数学运算、游戏、多媒体传讯、来电提醒及近距离感测等更为复杂的应用。对智能手机而言，智能手表将成为功能强大的配件，可提供更多元的使用者资讯及互动方式。

　　举例来说，智能型手表能够显示燃烧多少卡路里，以及使用者在运动前后的心跳速率；或是能够透过定位功能找到用户的智能手机，甚至是通知皮夹被遗留在家中。由此可见，蓝牙Smart所能创造出的可能性是无穷无尽的。

　　图1显示出手表并非仅是能与电话互动而已，还能够与体重计、计步传感器、温度计及其他可提供有价值资讯的联网设备互动，同时也可被用来当作游戏控制器或是遥控器。

　　

　　图1　智能手表与多种设备的互动

　　现阶段，基本款的智能手表主要元件包括蓝牙Smart芯片、微控制器（MCU）及液晶显示（LCD）面板，也可能具有扬声器或是压电式蜂鸣器以提供闹钟之类的提醒功能（图2）。由于产品体积的限制，相关芯片业者正开始朝整合型芯片设计发展；例如英商剑桥无线半导体（CSR）的μEnergy CSR101x系列元件，可提供一个包含单模蓝牙低功耗射频（RF）、整合型16位元MCU及128K位元组记忆体的平台，其角色等同于系统的心脏，控制着所有系统周边元件。

　　

　　图2　基本智能手表原理图

　　如图3所示，若将一颗MCU整合至蓝牙Smart芯片解决方案，就能提供一个可扩充的平台，运用额外的处理能力与扩充的I/O，就能在产品设计中纳入更多传感器（例如气压传感器），以及周边设备（例如可判定目前位置的GPS）。此外，整合型芯片也能让手表进行更复杂的资料处理演算法，以及使用更丰富的图形界面作业系统。这款CR101x元件的微控制器界面是透过序列汇流排，使用简单的标准控制协定。

　　

　　图3　高价值智能手表原理图

　　至于LCD可以为使用者显示相关资讯，且具备电容式/电阻式的触控能力，所以就产品而言并不需要实体的按钮。以触控为基础的LCD也大幅改善使用者控制智能手表应用程式的体验；此外，MCU亦可透过I2C或是串列周边界面（SPI）此类序列汇流排来与LCD进行通讯，提供更多智能互动功能。

　　蓝牙Smart定义多元资料应用形式

　　针对蓝牙Smart传输资料的模式，如图4所示，蓝牙Smart使用非同步式主从式架构，伺服器让资料能被分享，并且将名为「属性 （Attributes）」的数据元素妥善保存在资料库中，让客户端与伺服器使用属性协议（Attribute Protocol， ATT）来交换资料。

　　

　　图4　蓝牙Smart主从式架构

　　在以服务导向的范例中，呈现在伺服器的资料已经组织于服务中，这些资料可以被查取、连结互动及定义归类，而且也定义回应模式，在相同的先决条件之下，可产生一致的结果。尽管服务定义伺服器的回应模式，但无法指定用户端的回应；它是透过「Profiles」来做到这些的。

　　「Profiles」是一种较高层的定义方式，定义服务可以何种方式启动应用程式或使用范例，以及决定使用者的行为。蓝牙技术联盟将这些命令及所有的服务与Profiles清楚地列出。

　　智能手表可以用到几乎所有蓝牙技术联盟列出的Profiles使用范例，首先是提示通知（Alert Notification Profile），可将手表连接到智能手机，以接收来电/未接来电、电子邮件/短信/多媒体讯息以及任何未读或新进提示等通知，虽然不会显示完整的文字内容，但会提供可识别来电者/传讯者身分的详细资讯。

　　在健康管理方面也有相关规范，如血压（Blood Pressure Profile），能够让手表获得血压的测量值，以及其他来自非侵入式血压传感器的数值；血糖（Glucose Profile），让手表接收血糖测量值及其他来自血糖传感器的资料；心跳速率（Heart Rate Profile），让手表可获得来自心跳速率传感器的资料。

　　此外，针对使用者动态则有下列规范：骑自行车的速度与节奏 （Cycling Speed and Cadence Profile），让手表连接至自行车的速度与节奏传感器，以便于获得骑乘自行车/飞轮的速度与曲轴转数等数据；跑步速度与节奏（Running Speed And Cadence Profile），手表连接至跑步速度与节奏感应器，以获得瞬间的速度、节奏及步幅数据；以及近距离感测（Proximity Profile），启用通知功能提示手表与同质设备的距离，当有人进入屋内时灯光立刻开启，或是当小孩超出与你之间一定范围时立刻发出警报提醒。

　　其余包括寻我（Find Me Profile），可让手表针对放错地方的智能手机或是钥匙圈等同质设备发出提示警报；电话提示状态（Phone Alert Status Profile），连接至智能手机来改变或控制它的铃声设定以及提示状态。在最新发布的iOS7中，苹果（Apple）新增一项可与苹果通知中心 （ANCS）互动的功能，智能手表可提醒使用者注意出现在iOS下拉选单中的提示项目，让使用者针对任何在iOS7设备上运作的应用程式启用提醒功能，并可透过智能手机发出提醒。

　　至于时间（Time Profile），可自同质设备取得日期、时间及时区和日光节约时间等相关资讯；在这样的情境下，只要房子内有一个时钟或其他计时设备，手表就算没有时钟芯片（RTC），也可以显示日期及时间。

　　iOS/Android奥援　蓝牙Smart优势尽显

　　除了功能和应用服务以外，一个蓝牙无线通讯产品的成功与否，电池寿命也扮演极为关键的作用。表2列出现有可穿戴设备所使用的化学电池种类，然而，随着智能手表功能的增加，其他种类的电池，例如锂离子电池也常被使用，其操作电压可达4.2伏特（V）。

　　

　　无庸置疑，蓝牙智能手表市场已开始起飞，产业分析师预期2014年可以看到许多智能手表及其他穿戴型设备进入市场。由于智能手表等可穿戴产品大多须与智能手机等行动设备连结，因此蓝牙Smart在iOS更新版本及Android 4.3 Jelly Bean作业系统的发展上可大大地发挥优势，让各种新型态的电子产品带给消费者真正的关键价值。