可穿戴技術(shù)在拉斯維加斯 2014 年國際消費電子展上大放異彩。醫(yī)療保健、運動健身、游戲乃至?xí)r尚等多個行業(yè)展示了下一代概念，這些概念或許會轉(zhuǎn)變?yōu)?amp;ldquo;真正”的產(chǎn)品。這一市場預(yù)計會在未來幾年中迎來爆炸式增長，潛在價值達 500 億美元。

　　“挖掘可穿戴技術(shù)領(lǐng)域的時機已經(jīng)成熟。我覺得，將有成百上千家企業(yè)插足這一市場空間。”Apple 首席執(zhí)行官 Tim Cook

　　若要洞察可穿戴技術(shù)的發(fā)展趨勢，或許可以去看看各式各樣的藍牙軟件堆棧供應(yīng)商，他們正在這些產(chǎn)品與智能手機之間搭建銜接橋梁。我聯(lián)系到了嵌入式軟件商店中的一家供應(yīng)商——SEARAN，與他們的首席執(zhí)行官 Arkady Pittel談了談。

　　Will Tu (WT)：最初，手機與無線耳機和車載免提系統(tǒng)的配對使得藍牙技術(shù)逐漸流行。它現(xiàn)在已經(jīng)進化了許多 – 那么，是什么讓藍牙現(xiàn)在這么風(fēng)行，您認為藍牙技術(shù)未來會走向何方？

　　Arkady Pittel (AP)：最初，藍牙技術(shù)是為在分散網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中工作而設(shè)計的。如果現(xiàn)實世界中不可行，它在很大程度上就不是很實用。藍牙應(yīng)用最終變得更加簡單化，大多數(shù)使用情形中要求一個作為服務(wù)器的主機（智能手機）和多個（最多 7 個）從設(shè)備（客戶端）之間進行通信。雖然有些應(yīng)用（如音頻流）需要高達 1Mbps 或以上的高數(shù)據(jù)速率，其他應(yīng)用僅要求偶爾每秒傳送幾個字節(jié)。此類應(yīng)用見于各式各樣的傳感器，它們要求以紐扣電池供電工作數(shù)月時間。這樣的需求催生了架構(gòu)特性稍有不同的低功耗藍牙技術(shù) (BLE)。主要區(qū)別為：

　　·BLE 使用較寬的頻道（2MHz 40 個頻道，而藍牙為個頻道），而且吞吐量較低（1Mbit/s，BR/EDR 則為2/3Mbit/s）

　　·BLE 具有三個專用廣告頻道（利用較少的功率建立連接）

　　·BLE 在連接行為上接近于始終嗅探（原始藍牙）連接，最低延遲為，而為0.625ms。

　　·BLE 的安全性更差一些，容易受到被動式竊取攻擊

　　我曾試著尋找一份能展示 BLE 和 BR/EDR之間主要特征的綜合表格，在維基百科中找到了下面這張表格。我當然有一些評論（見下文），而且相信其他藍牙開發(fā)人員對這一表格也有一些疑慮，但它至少展示了一些關(guān)鍵要點。

　　** SEARAN 評論

　　根據(jù)我們的經(jīng)驗，使用嵌入式平臺和藍牙無線電控制器時實際數(shù)據(jù)吞吐量達到

　　1.5Mbps（藍牙）和大約。iOS 甚至進一步限制了吞吐量，即使用時大約為。

　　至于數(shù)據(jù)覆蓋范圍，BR/EDR

　　2 類為類為，開放空間中實際為

　　現(xiàn)在中允許分散網(wǎng)絡(luò)，但市面上的大多數(shù)控制器目前尚不支持

　　正如您所看到的，從產(chǎn)品開發(fā)人員的角度而言，BR/EDR 和 BLE 的主要差別在于數(shù)據(jù)速率和覆蓋范圍，當然電池壽命也是。

　　在審視應(yīng)用時，需要考慮所有主要的參數(shù)、數(shù)據(jù)吞吐量、距離限制和功耗。如果希望在 10 到 30 米范圍內(nèi)進行連接并且數(shù)據(jù)吞吐量最高為1.5Mbps，那么典型藍牙將是完美選擇。BLE 則是另一碼事，其數(shù)據(jù)速率要低得多。

　　功耗可能是絕對優(yōu)勢，使用 BLE 時最多可低 100 多倍。但要注意的是，使用適當工作周期和較低處理器頻率的嗅探模式時，功耗可以降低，在一些處理器上甚至能以紐扣電池供電。

　　從軟件開發(fā)者的角度看，使用 BLE 還有許多優(yōu)點，除非安全性非常重要。芯片制造商可以提供單一模式 BLE 堆棧（無典型藍牙）和一些特定配置文件。然而，當開發(fā)人員需要混合使用 BLE 和典型藍牙這兩種技術(shù)時（稱為“雙模”），工程師就需要使用來自SEARAN 等第三方開發(fā)商的軟件堆棧。客戶還需要認識到，為了讓單一 BLE 芯片價格低并且功耗小，一些制造商選用了 RAM 很少的微小控制器，因此數(shù)據(jù)吞吐量受到限制；例如，德州儀器的 CC254X 為 1.5KB/s。

　　基本要求是，開發(fā)人員需要清楚他們要實施的使用情形。他們需要仔細選擇使用藍牙或 BLE（或者兩者兼用），以適合包括可穿戴設(shè)備在內(nèi)的大量應(yīng)用。

　　另一考量因素是與 Apple 設(shè)備的連接。如果覺得使用 BLE 時剛過 30kbps這樣的數(shù)據(jù)速率不夠，并且需要通過 RFCOMM連接來加快速度，那么您需要使用 Apple 專用的 iAP 協(xié)議和認證芯片。您還需要成為 MFI 會員，并向 Apple 支付會費。從技術(shù)角度而言，您需要考慮這一事實，即通過 iAP 與 iOS 設(shè)備連接時數(shù)據(jù)吞吐量要稍稍低于使用 SPP 時。

　　這兩種技術(shù)都很成熟。而且毫不含糊地說，藍牙和最近的低功耗藍牙 (BLE) 已經(jīng)成為幾乎所有智能手機和平板電腦上用于鄰近感應(yīng)和適度數(shù)據(jù)吞吐量無線通信的一項標配功能。藍牙在智能手機上的激增是可穿戴設(shè)備等全新無線應(yīng)用身后最大也最為重要的推動因素。

　　藍牙發(fā)展的一個重要趨勢是它能夠“省掉線纜”。這是消費者以及許多不同行業(yè)（如健康和醫(yī)療）中的一大推動力。省掉傳感器等外圍設(shè)備的線纜，替換為與連入互聯(lián)網(wǎng)的主機設(shè)備直接無線連接。這里，您可以看到藍牙可以借助主機設(shè)備實現(xiàn)“物聯(lián)網(wǎng)”。

　　無線音頻是“省掉線纜”的另一個例子。藍牙為市場帶來的不僅僅是單一藍牙揚聲器或者多無線揚聲器，而且使得用戶能夠從與同一揚聲器系統(tǒng)連接并同步工作的許多手持設(shè)備（手機和平板電腦）控制音頻流。

　　正 如您所指出的，市面上已有各式各樣的新型可穿戴設(shè)備。例如，智能手表能夠向用戶通知語音、信息和其他信號，并將反饋提供到手機上；健康手環(huán)可以幫助計算運 動量和燃燒的卡路里；還有智能珠寶、無線信用卡和徽章、衣服、帶攝像頭的智能眼鏡、包含完整計算機的眼鏡鏡框，以及許多其他可穿戴傳感器和設(shè)備。

　　盡管藍牙和 BLE 是智能手機和其他消費型設(shè)備上唯一可用的中短距離無線技術(shù)，但 ZigBee和 ANT 等其他無線技術(shù)也在努力加入到競爭中來。低功耗能力加上不存在每個微微網(wǎng)七個設(shè)備的限制，使得它們很有吸引力。然而，它們大多應(yīng)用于主機設(shè)備為專有特殊設(shè)備的場景中，例如健康訓(xùn)練機器或者工業(yè)傳感器網(wǎng)絡(luò)等。就目前而言，ZigBee 和 ANT 技術(shù)滲入到手機的嘗試已經(jīng)失敗。

　　WT：貴公司在藍牙上最成功的方面是什么？可以分享一些成功案例嗎？

　　AP：這里涉及到兩個問題，一個關(guān)于SEARAN 這家公司和產(chǎn)品，另一個則關(guān)于我們?nèi)谌氲綗o線產(chǎn)品開發(fā)中的嵌入式堆棧技術(shù)。

　　如果您問起我們的產(chǎn)品和公司，那么我們的最大的成功在于那些希望在擁有極少資源供無線連接使用的最小、最廉價處理器上實施 BR/EDR或雙模

　　(BR/EDR+BLE) 的客戶。同樣也在于那些嘗試在現(xiàn)有產(chǎn)品上加裝藍牙功能的客戶?？蛻舭l(fā)現(xiàn)，我們的堆棧是市面上最小的，使用 SPP 配置文件時存儲器占用僅為 3KB

　　RAM 和 40KB 閃存。他們還發(fā)現(xiàn)，我們的堆棧 API 非常簡單直觀。我們的定價也非常實惠，而且我們擁有響應(yīng)快速的支持服務(wù)。

　　如果您指的是技術(shù)，那么我或許應(yīng)該沿著典型藍牙及雙模和單一模式 BLE 之間的技術(shù)分割畫一條線。雖然我們的客戶對與前者相關(guān)的所有應(yīng)用感興趣，但僅含 BLE 的應(yīng)用中大多采用自帶堆棧的單一 BLE 芯片。其中一部分可穿戴設(shè)備，尤其是不需要傳輸大量數(shù)據(jù)而僅發(fā)送數(shù)據(jù)（無語音和消息）的設(shè)備，使用的是 BLE 芯片附帶的 BLE 堆棧。在這些情況下，單一 BLE 堆棧已經(jīng)足夠，客戶不需要嵌入式堆棧。在大多數(shù)情形中，芯片制造商提供的堆棧就能夠滿足他們的需求。但是，如果可穿戴設(shè)備需要更高的數(shù)據(jù)速率，發(fā)送或接收語音、音頻或 BLE 無法勝任的其他信號，那么客戶將需要雙模堆棧。另外，如果可穿戴設(shè)備需要與沒有 BLE 的舊款設(shè)備通信，或者像

　　Android 那樣擁有 BLE 但沒有為開發(fā)打開，那就需要嵌入式雙模堆棧。

　　我們擅長的另一個領(lǐng)域是幫助客戶優(yōu)化處理器利用率來獲得最大性能。我們可以幫助客戶細調(diào)其應(yīng)用，從而達到最大效率。下圖顯示了使用STMicroelectronics的

　　Cortex-M3 處理器 STM32F103ZE 和 CSR的CSR8811？ 雙模藍牙控制器時，不同 RFCOMM緩沖大小和緩沖數(shù)量之間的性能差別。

　　WT：或許更好的問題是，您最喜歡的藍牙可穿戴產(chǎn)品是什么？

　　AP：我最喜歡的可穿戴產(chǎn)品是我們前幾年開發(fā)的無線藍牙電子筆，它可以在任何表面上書寫，然后通過藍牙將手寫或繪畫數(shù)據(jù)即時發(fā)送到手機和互聯(lián)網(wǎng)?？上У氖?，該產(chǎn)品未能面市，而那完全是另一碼事了。不過，我們因此也開發(fā)出了存儲器空間占用最小的真正嵌入式藍牙堆棧。dotstack？對許多需要讓設(shè)備尺寸更小、價格更低的產(chǎn)品設(shè)計師而言很有吸引力。

　　在我看來，有一些應(yīng)用的前景非常廣闊。佩戴一個健康無線手環(huán)或智能手表非常自然，而且有許多用戶千方百計想要降低卡路里和減脂減重。在衣服上飾以 LED 可以是非常有趣的應(yīng)用，而且您也必須要穿衣服嘛。我可以告訴您的是，Erogear 這家 SEARAN 客戶對這一概念有一個非常有趣的實施。

　　WT：為何選擇從第三方購買藍牙堆棧，而不是自己編寫？

　　AP：有諸多因素需要考慮。當然，一個強大的軟件工程師團隊可以編寫藍牙堆棧。問題在于愿意投入的時間和資源有多少。整個過程需要經(jīng)過下面這些步驟：

　　創(chuàng)建藍牙堆棧本身，以及各種配置文件。

　　將這些配置文件集成到各種嵌入式平臺，編寫嵌入式代碼示例，對整個系統(tǒng)執(zhí)行壓力測試和其他測試。

　　在產(chǎn)品可被稱為支持藍牙之前，它必須滿足所有

　　Bluetooth SIG 規(guī)范要求，利用其 PTS 測試套件進行

　　Bluetooth SIG 測試，還必須要向 Bluetooth SIG 支付 QDID 費用。

　　BR/EDR 和 BLE 在不斷發(fā)展。規(guī)格更改要求持續(xù)升級到最新版本和功能。

　　必須重復(fù)進行互操作性測試和壓力測試。

　　簡而言之，這就是嵌入式堆棧開發(fā)與支持的大致面貌。

　　如果您將所有這些考慮在內(nèi)，再加上 SPP 這樣的基本配置文件也需要編寫數(shù)萬行代碼，進行測試并持續(xù)提供支持，包括許多參數(shù)的變動，以及使用的藍牙功能，那么許多人顯然會決定選擇一個由專屬藍牙開發(fā)人員團隊提供支持的良好堆棧。

　　WT：客戶如何著手評估藍牙堆棧供應(yīng)商？客戶在購買之前應(yīng)該詢問的主要問題有哪些？

　　AP：首先，客戶需要了解他們真正想要并可從藍牙獲得的功能是什么。我們花費大量時間了解客戶需求，針對他們的架構(gòu)提供建議。我們力勸客戶盡快開始將藍牙集成到其產(chǎn)品架構(gòu)中。下面是SEARAN 提供的其中一張表格，其中包含可體現(xiàn)存儲器參數(shù)和 MIPS 要求的一組配置文件。當然，還有許多其他設(shè)計細節(jié)需要考慮。

　　正如這張表格所示，我們的 RAM 和 閃存占用大小允許將藍牙解決方案集成到尺寸很小、價格很低的處理器中，為應(yīng)用程序代碼釋放寶貴的空間和資源。我們在每一步驟上為客戶提供幫助，與我們合作 并聽取我們建議的客戶至少在各個項目的藍牙方面取得了成功。不幸的是，許多時候我們會碰到這樣的客戶，他們已經(jīng)根據(jù)一些草率的建議開發(fā)了硬件，然后開始根 據(jù)一套它們硬件不能支持的配置文件和功能尋找藍牙堆棧。

　　在了解到所需的配置文件和功能后，客戶就會希望了解嵌入式堆棧藍牙供應(yīng)商之間的基本區(qū)別：對他們所選處理器的存儲器占用、不同藍牙控制器的具體信息、使用 RTOS 還是專有調(diào)度程序（非 RTOS），以及不同配置文件和應(yīng)用程序的 MIPS 要求。我們首先詢問客戶非常具體的問題，例如他們產(chǎn)品的數(shù)據(jù)吞吐量、低功耗模式要求、具體音頻編解碼器和架構(gòu)需求，以及對多連接和多頻道模式的需求等。在評估過程中，客戶希望觀看工作演示。我們有不少演示，其中一些可以在我們的演示網(wǎng)站上觀看。

　　WT：藍牙和 BLE 這兩種已經(jīng)非常成熟的技術(shù)似乎依然在進化和演變之中，以滿足新的市場需求。在嵌入式陣線上，如可穿戴設(shè)備中，存儲器資源受到限制，而與SEARAN 這樣的公司合作能夠讓客戶獲得滿足其特定需求的堆棧，而不必包攬一切而付出不必要的存儲器成本。當然，像SEARAN 這樣的公司不僅提供軟件，他們也擅長針對應(yīng)用優(yōu)化軟件以及選擇正確的硬件。SEARAN 似乎擁有可觀的現(xiàn)成解決方案產(chǎn)品組合，其中有不少基于ARM 處理器，這尤其吸引我們的目光。這可以快速驗證藍牙解決方案，甚至能利用可用的開發(fā)套件進行深度開發(fā)，然后再將它們落實到您自己的硬件中。