用藍牙及ARM? Cortex?微控制器打造穿戴式產(chǎn)品

　　4 開(kāi)發(fā)平臺

　　要加速完成原型與產(chǎn)品開(kāi)發(fā)并把握穿戴式風(fēng)潮所帶來(lái)的創(chuàng )新商機，如何輕松取得最新技術(shù)是相當重要的一點(diǎn)。研發(fā)人員以Cortex-M系列核心開(kāi)發(fā)產(chǎn)品與應用程序時(shí)，ARM mbed™能提供一個(gè)關(guān)鍵的開(kāi)放原始碼平臺，提供各式各樣的開(kāi)發(fā)工具包與開(kāi)發(fā)板，還有自由網(wǎng)工具及開(kāi)放原始碼鏈接庫。mbed平臺讓開(kāi)發(fā)人員能隨意混搭微控制器、無(wú)線(xiàn)電與傳感器等各種組件，同時(shí)為藍牙低功耗、Wi-Fi、蜂窩式等各種無(wú)線(xiàn)連網(wǎng)技術(shù)提供軟件堆棧。除此之外，為云端服務(wù)提供應用程序編程接口時(shí)，mbed也能簡(jiǎn)化這類(lèi)IP服務(wù)的整合過(guò)程。

　　mbed軟件開(kāi)發(fā)工具包(SDK)是根據Apache 2.0免費軟件執照授權，是一種開(kāi)放原始碼C/C++軟件平臺。除了能夠打造復雜項目，mbed軟件開(kāi)發(fā)工具包還能為低階ARM Cortex微控制器軟件接口標準(CMSIS)的應用程序編程接口提供硬件抽象層。這使得處理器軟件接口一致且簡(jiǎn)化，方便接口周邊、實(shí)時(shí)操作系統與中間件運作，進(jìn)而簡(jiǎn)化軟件的再利用并縮短新進(jìn)開(kāi)發(fā)人員的學(xué)習曲線(xiàn)。mbed平臺的網(wǎng)絡(luò )編譯程序乃根據已成業(yè)界標準的ARM專(zhuān)業(yè)用C/C++編譯程序開(kāi)發(fā)而成，是一種功能強大的網(wǎng)絡(luò )整合開(kāi)發(fā)環(huán)境(IDE)，采用mbed硬件開(kāi)發(fā)工具包(HDK)的硬件可免費使用。mbed編譯程序還支持不同工具鏈的完整導出。此外，mbed組件數據庫還有可重復利用的鏈接庫，適用于傳感器等各種硬件、中間件以及物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)服務(wù)。

　　mbed硬件開(kāi)發(fā)工具包(HDK)提供完整的微控制器子系統設計檔案，還有打造開(kāi)發(fā)板及客制化產(chǎn)品時(shí)所用的韌體。根據此一硬件開(kāi)發(fā)工具包所設計的開(kāi)發(fā)板，包括飛思卡爾、恩智浦(NXP)、意法半導體和Nordic Semiconductor等半導體大廠(chǎng)所推出的Cortex-M核心開(kāi)發(fā)板，一般來(lái)說(shuō)是啟用mbed平臺最快的方式。其中較為特別的像是Nordic Semiconductor所生產(chǎn)的nRF51822-mKIT，即為藍牙低功耗關(guān)鍵開(kāi)發(fā)工具包之一，采用前面提過(guò)的nRF51822 系統單芯片，是第一款專(zhuān)門(mén)針對藍牙低功耗應用程序所設計的mbed開(kāi)發(fā)平臺。此套件完全兼容于mbed藍牙低功耗應用程序編程接口，能簡(jiǎn)化協(xié)議堆棧的使用，還有各種mbed軟件鏈接庫。透過(guò)ARM mbed生態(tài)系統結合nRF51822-mKIT與藍牙低功耗應用程序編程接口，是利用平臺快速并簡(jiǎn)易開(kāi)發(fā)穿戴式產(chǎn)品的絕佳案例。

　　5 用戶(hù)接口與應用程序開(kāi)發(fā)

　　若要加速穿戴式產(chǎn)品的軟件用戶(hù)接口開(kāi)發(fā)，由 Korulab 所生產(chǎn)的Koru操作系統提供了一款看來(lái)非常類(lèi)似Android操作系統的用戶(hù)接口，差別是已針對程序代碼密度進(jìn)行高度優(yōu)化，鎖定那些靠微控制器硬件啟動(dòng)的穿戴式產(chǎn)品。核心系統程序代碼的內存印記最小只有118KB，采用Cortex-M4處理器時(shí)效能卻高達60秒格數(fps)。具備Android、FreeRTOS、NetBSD、Linux等操作系統核心支持，繪圖引擎支持則涵蓋OpenGL ES、Open VG及Framebuffer。 Koru用戶(hù)接口有能自動(dòng)產(chǎn)生所有必要繪圖資產(chǎn)的工具，讓軟件編碼更加容易。這款操作系統還具備極高的擴充能力，適用于手表、墜煉或腕帶等各類(lèi)型穿戴式產(chǎn)品所采用的不同尺寸屏幕。

　　如果想在短短幾天、甚至幾小時(shí)內開(kāi)發(fā)出穿戴式產(chǎn)品，只要有MetaWear平臺開(kāi)發(fā)移動(dòng)應用程序就可以辦到。它最初只是公共集資網(wǎng)站Kickstarter的項目之一，這個(gè)生產(chǎn)就緒(production-ready)平臺所采用的系統單芯片，結合了內建Cortex-M0核心的微控制器及藍牙低功耗接收器，還有加速器、溫度傳感器等各種傳感器。MetaWear平臺預載了韌體，讓藍牙服務(wù)與相關(guān)特色適用所有周邊產(chǎn)品及傳感器。MetaWear Android或iOS應用程序編程接口可供下載，甚至提供開(kāi)發(fā)人員iOS與Android應用程序范例。除此之外，MetaWear硬件外殼也提供3D CAD設計，可透過(guò)3D打印機自行生產(chǎn)。