通過可穿戴設備使智能家居更智能

為了了解可穿戴設備與智能家居交互的一些方式，讓我們來研究一些用例：

智能廚房：智能電器可以通過使兒童危險的電器（即烤箱，爐灶，洗碗機）僅在父母在附近（即父母的健身監視器或手機在范圍內）時運行來防止事故發生。

智能車庫：自動車庫門不僅可以打開。當一個人接近車道或門時，可以觸發“I'm Home”功能，設置預先編程的功能序列，例如打開車道，車庫，走廊和廚房中的燈。車庫門還可以調整家庭安全設置，解鎖內部車庫入口門，將房屋中的暖氣調整到預設溫度，并打開家庭音響系統以開始播放音樂。

基于手勢的交互式控制：包含 9 軸運動感應的可穿戴設備可以確定用戶手腕的方向。可以進一步處理此方向數據以檢測基于運動的手勢。此類手勢可用于控制節點。例如，當一個人靠近前門時，他或她可以平著手腕，指向門，順時針旋轉手腕以解鎖門或逆時針旋轉以鎖定門。

由于可穿戴設備中存在多個靜態BLE節點和可用的處理資源，因此可以在有用的精度范圍內對家庭中擁有可穿戴設備的用戶的位置進行三角測量。該位置以及來自9軸傳感器融合算法的偏航數據（方向）可以使用戶能夠指向物體并與之交互。圖 6 顯示了用戶在多節點智能家居環境中通過指向燈泡與燈泡進行交互的示例。門鎖，燈泡和溫度節點，每個節點都有一個靜態位置，用于對可穿戴設備在房屋中的位置進行三角測量。偏航數據指示用戶指向的方向。手腕手勢可用于發送控制命令或以其他方式與所指向的節點進行交互。

數字 6. 點和控制示例

PSoC 6 BLE具有最先進的安全功能，超低功耗規格，雙核架構和低功耗藍牙4.2無線電，適合可穿戴設備和智能家居設備。

為了能夠在智能家居和可穿戴設備可以交互的情況下實現這樣的功能，可穿戴設備需要具有靈活和集成架構的嵌入式MCU。為了能夠與可穿戴設備中的許多傳感器接口，嵌入式MCU必須支持多個不同的標準數字和模擬接口。MCU可能還需要多個ADC用于信號采集和集成運算放大器，以減小元件和可穿戴設備的外形尺寸。如果可穿戴設備支持電容式觸摸顯示器，它將需要傳感器和處理資源來實現各種觸摸組件，包括按鈕、滑塊和接近傳感器。圖7顯示了可穿戴設備可能需要的許多功能。

數字 7. 適合與智能家居接口的可穿戴架構

此外，如前所述，雙核架構將使開發人員能夠提供足夠的處理能力，同時保持整體低功耗操作。圖 8 顯示了如何在低功耗內核 （Cortex-M0+） 和高性能內核 （Cortex-M4） 之間劃分函數的示例。

數字 8. 低功耗核心 （M0+） 和高性能核心 （M4） 之間的功能分區

低功耗運行和效率

低功耗對于通常由電池供電的可穿戴設備至關重要。嵌入式MCU需要支持多種工作模式，使開發人員能夠優化電源效率。除了極低的睡眠和休眠模式外，MCU還應該能夠動態縮放內核電壓和頻率。

要了解動態電壓和頻率調節如何節省大量功率，請考慮指紋傳感器的示例。當指紋傳感器不使用時，系統可以時鐘降低到較低的頻率和電壓，例如48 MHz和0.9 V （ULP）內核操作。當指紋啟用并運行時，由來自指紋傳感器的“喚醒手指觸摸”中斷指示，系統時鐘高達更高的頻率和電壓，以提供實時處理，大約為96 MHz和1.1 V內核操作。由于指紋操作不那么頻繁，因此設備大部分時間都以ULP模式運行，從而顯著降低了整體功耗（見圖9）。

數字 9. PSoC 6 BLE – 電源管理示例

優化電源效率的另一個例子是通過管理PMIC控制器。例如，PSoC 6 嵌入式單片機可以關閉為自身提供 VDD 的 PMIC。PMIC 可通過按下開關來啟用。這消除了從外部控制PMIC的專用膠合邏輯的需要。在這種省電模式下，MCU幾乎不消耗電流，仍然可以保持時間。它也可以在需要時被喚醒。

安全

可穿戴設備和智能家居網絡之間的安全通信非常重要。安全性可以在嵌入式MCU內實現多個級別：

BLE 安全性：嵌入式 MCU 需要支持 BLE 規范的最新安全更新，其中包括 LE 安全連接和鏈路層隱私。鏈路層隱私提供了一個可解析的私有地址，使黑客難以嗅探設備。

無線安全啟動 （OTA）：安全啟動可確保 MCU 僅執行信任代碼。與無線技術相結合，可實現無線應用程序更新，并僅允許在設備中執行受信任的代碼。

加密處理器：在硬件中處理加密方法可顯著簡化和加速復雜的安全算法，從而簡化開發并最大限度地減少 CPU 干預。

從外部存儲器即時解密：除了加密處理器外，嵌入式器件還可以在串行存儲器接口上提供動態加密/解密。此功能極大地簡化了加密代碼和數據在外部存儲器中的存儲，并提供了可靠的實現。

表1總結了智能家電和可穿戴設備中可以實現的許多功能。

桌子 1. 智能家電和可穿戴設備所需的功能

該系列涵蓋了智能家電/控制器和可穿戴設備設計的許多重要方面。借助雙核架構，開發人員可以提供實時分析傳感器數據所需的處理能力，同時以最高的能效管理實時系統任務。

審核編輯：郭婷