嵌入式智能手環(huán)工作原理

學(xué)院：物理與電子學(xué)院專業(yè)：電子信息科學(xué)與技術(shù)姓名：田俊年級：2012級學(xué)號：1223150225科目：嵌入式系統(tǒng)原理與開發(fā)上課時間：周三7-9節(jié)------2015-03-09------基于嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的基本款智能手環(huán)概述隨著科技的進(jìn)步，智能化成為了人們關(guān)注的焦點(diǎn)，同時也越來越貼近人們的生活。人們對于健康生活方式的需求催生出了智能可穿戴設(shè)備，智能手環(huán)就屬于其中的一種代表性產(chǎn)物。其主要應(yīng)用于監(jiān)測運(yùn)動，監(jiān)測睡眠以及智能化的安排人的生活作息方式等。是一款突出個性與人性的智能化產(chǎn)物。智能手環(huán)是一種穿戴式智能設(shè)備。通過這款手環(huán)，用戶可以記錄日常生活中的鍛煉、睡眠、部分還有飲食等實時數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)與手機(jī)、平板、ipodtouch同步，起到通過數(shù)據(jù)指導(dǎo)健康生活的作用。工作原理智能手環(huán)已日益從極客、驢友、IT產(chǎn)品愛好者的小眾玩物變成大眾化穿戴產(chǎn)品，但看著智能手環(huán)終端、軟件里顯示的一串串運(yùn)動追蹤數(shù)據(jù)、睡眠監(jiān)測數(shù)據(jù)，不禁讓人心生疑竇：包括別稱為健康腕帶、運(yùn)動手環(huán)、健身睡眠手環(huán)、身體追蹤器的智能手環(huán)是怎么工作的？智能手環(huán)的工作原理是什么？多數(shù)智能手環(huán)都是通過“三軸加速度傳感器”來運(yùn)作的。三軸加速度傳感器，能夠測量空間中X軸、Y軸、Z軸的加速度，能夠感應(yīng)人體在各個方向的振動。盡管三軸同時發(fā)力，但智能手環(huán)依然側(cè)重于計算人體重心上下的位移量Z軸，因為人們走路時重心是最主要的變量。如何解讀智能手環(huán)收集的一大堆數(shù)據(jù)，則需要讓算法派上用場。通過算法，程序才能在大量數(shù)據(jù)當(dāng)中，分辨出用戶的運(yùn)動模式，并進(jìn)一步核算出對應(yīng)的運(yùn)動消耗量。Z軸的數(shù)據(jù)是最主要的，但如果用戶只是搖一搖大腿呢？所以一般的算法都會添加約束的條件，只有傳感器測量到的數(shù)值達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)，才會被認(rèn)作運(yùn)動。去掉無效數(shù)據(jù)的另一個方法是時間。人們走1步，重心1次向上，1次向下，所以在一定時間內(nèi)加速度有了2次符合標(biāo)準(zhǔn)的變化，才能算作走了1步。不同品牌的智能手環(huán)使用的軟件不一樣，這意味著算法的不同，很容易導(dǎo)致后續(xù)數(shù)據(jù)的偏差。此外，每個牌子的智能手環(huán)所搭載的傳感器牌子、型號各不相同，這便注定了測量數(shù)據(jù)在最開始的地方就分道揚(yáng)鑣，并進(jìn)一步導(dǎo)致步數(shù)的差異，Cortex-M0在代碼密度和能效比方面的優(yōu)勢意味著它能夠順理成章地在很廣大的應(yīng)用領(lǐng)域里成為8/16位系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)實用的升級換代產(chǎn)品，同時它還保留了與更強(qiáng)大的Cortex-M3和Cortex-M4處理器的工具及二進(jìn)制向上兼容性。對于需要更低功耗或更多設(shè)計選擇的應(yīng)用，完全兼容的Cortex-M0+處理器是理想的候選產(chǎn)品。低功耗Cortex-M0處理器在門數(shù)低于12K時的能耗僅為16μW/MHz（90LP工藝，最低配置），這都得益于該處理器是建立在ARM作為低能耗技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者以及超低能耗設(shè)備的主要推動者所具備的專業(yè)知識基礎(chǔ)之上。簡單由于僅有56個指令，您可以快速掌握整個Cortex-M0指令集及其對C語言友好的架構(gòu)，使開發(fā)變得簡單而快速?？晒┻x擇的具有完全確定性的指令和中斷計時使得計算響應(yīng)時間十分容易。使用C語言編程，簡單易懂，能夠快速開發(fā)，商業(yè)性質(zhì)較強(qiáng)。優(yōu)化的連接性支持實現(xiàn)低能耗網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備（如BluetoothLowEnergy(BLE)、IEEE802.15和Z-wave），尤其是那些需要通過增強(qiáng)數(shù)字功能以高效地進(jìn)行預(yù)處理和傳輸數(shù)據(jù)的仿真設(shè)備。總結(jié)：智能手環(huán)的設(shè)計充分體現(xiàn)出了科技與人生活的互聯(lián)，移動可穿戴設(shè)施與移動終端之間的契合也變得越來越突出。隨著智能手機(jī)中配置的感知器與高運(yùn)算能力成為常態(tài)，穿戴電腦科技正在快速發(fā)展。不過該智能手環(huán)目前功能比較單一，可以在此基礎(chǔ)上添加GPS或者北斗星定位系統(tǒng)，使其在工作時可以記錄使用者的具體位置，然后與相應(yīng)的APP結(jié)合，使使用者可以在移動終端上看到自己的運(yùn)動情況，也可以記錄自