充分發(fā)揮未來(lái)可穿戴醫(yī)療設(shè)備的技巧

1、充分發(fā)揮未來(lái)可穿戴醫(yī)療設(shè)備的技巧總有一天，可佩戴的便攜式醫(yī)療設(shè)備將在我們的日常生活中隨處可見(jiàn)。實(shí)際上，我們不會(huì)再將它們視為“設(shè)備”，而是更在意它們提供的各種服務(wù)。隨著無(wú)線銜接的持續(xù)進(jìn)展，以及醫(yī)療行業(yè)向門(mén)診服務(wù)模式的改變，設(shè)備開(kāi)發(fā)者假如能夠提前預(yù)測(cè)到將來(lái)需求并充分加以利用，則將迎來(lái)真正的機(jī)遇。固然，設(shè)備開(kāi)發(fā)者必需滿足十分嚴(yán)格的創(chuàng)造要求?？纱┐麽t(yī)療設(shè)備必需形狀小巧，能夠持續(xù)保持銜接，并且具有較長(zhǎng)的電池續(xù)航時(shí)光。它們將能在設(shè)備內(nèi)提供更多計(jì)算資源。市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨復(fù)雜且日益激烈，而設(shè)備開(kāi)發(fā)者必需在這樣的市場(chǎng)中生存下來(lái)。為了達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，設(shè)備開(kāi)發(fā)者必需構(gòu)建迅速、靈便、輕便而又具成本效益的平臺(tái)（圖 1）。圖

2、1： 軟件平臺(tái)必需籠罩全部非應(yīng)用程序特定代碼。設(shè)備形狀可穿戴醫(yī)療設(shè)備分為兩大類：一次性設(shè)備以及可重復(fù)用法設(shè)備。一次性設(shè)備屬于相對(duì)較新的市場(chǎng)領(lǐng)域，因?yàn)檫@些設(shè)備的產(chǎn)品壽命相對(duì)較短，因此其進(jìn)展較為迅速。相反，可重復(fù)用法設(shè)備則要求更長(zhǎng)的產(chǎn)品壽命和更高的平安性，以及很高的牢靠性系數(shù)。驅(qū)動(dòng)一次性設(shè)備進(jìn)展的模式是薄利高產(chǎn)量。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，一次性設(shè)備必需讓資源最有限的處理器提供最多的功能。為了最大程度提高收入，設(shè)備開(kāi)發(fā)者通常會(huì)針對(duì)終于用戶群體提供一系列產(chǎn)品，以價(jià)格換取功能。為產(chǎn)品的每項(xiàng)功能編寫(xiě)應(yīng)用程序的做法不太合算。因此，必需構(gòu)建一個(gè)通用軟件環(huán)境，既可支持單種應(yīng)用程序，也能夠在各種計(jì)算資源之間無(wú)縫遷移。此

3、類環(huán)境必需能夠壓縮到最精簡(jiǎn)的系統(tǒng)，它們通常只提供很少的存儲(chǔ)器資源，但能夠舉行擴(kuò)展以支持越發(fā)豐盛的功能?？芍貜?fù)用法設(shè)備市場(chǎng)向設(shè)備開(kāi)發(fā)者提出了一系列不同的挑戰(zhàn)。設(shè)備創(chuàng)造商向市場(chǎng)提供的主要增值是終于客戶用法的處理器不再是暫時(shí)性質(zhì)的。供給商支持的設(shè)備生命周期存在很大差異。醫(yī)療行業(yè)客戶通常不希翼產(chǎn)品更換周期達(dá)到十年甚至更長(zhǎng)。要消退這種矛盾，并且維持須要的應(yīng)用程序代碼生命周期以保持盈利，就要設(shè)計(jì)穩(wěn)定的編程 api，而不是特定的處理器設(shè)備。銜接選項(xiàng)我們向來(lái)都有能力創(chuàng)造出足夠小巧、便于佩戴的設(shè)備。當(dāng)前設(shè)備與以往設(shè)備的區(qū)分在于是否能提供全球銜接包括挺直銜接到互聯(lián)網(wǎng)或云，或者銜接到本地中間設(shè)備（可穿戴醫(yī)療設(shè)備與用

4、戶的智能手機(jī)配對(duì)），再通過(guò)中間設(shè)備銜接到互聯(lián)網(wǎng)。這種銜接可能是間斷的（用法無(wú)線銜接或暫時(shí)的有線銜接），也可能是持續(xù)的（用法某一種無(wú)線選項(xiàng)）。有線選項(xiàng)是成本最低的銜接方式，但卻最不靈便。不過(guò)，對(duì)于低成本設(shè)備而言，它們?nèi)匀皇强尚械慕鉀Q計(jì)劃。當(dāng)通過(guò)有線鏈路銜接到可穿戴系統(tǒng)供給商提供的另一部設(shè)備時(shí)，可以用法極其容易的銜接辦法，例如 spi 和 i2c。相反，當(dāng)銜接到通用的計(jì)算設(shè)備時(shí)，則需要用法更為開(kāi)放的標(biāo)準(zhǔn)，例如 。用法過(guò)這些不同銜接辦法的工程師知道，usb 和其他容易銜接辦法的協(xié)議復(fù)雜性相差很遠(yuǎn)。銜接選項(xiàng)很可能在設(shè)備生命周期內(nèi)變幻，甚至在開(kāi)發(fā)周期內(nèi)變幻。操作環(huán)境應(yīng)當(dāng)能夠最有效地將應(yīng)用程序?qū)优c底層銜接

5、辦法隔離開(kāi)。然而，將來(lái)的可穿戴醫(yī)療設(shè)備的趨勢(shì)是用法無(wú)線銜接方式。雖然 usb 是比 spi 越發(fā)復(fù)雜的協(xié)議，但各種不同的無(wú)線銜接選項(xiàng)遠(yuǎn)比 usb 復(fù)雜得多，特殊是在涉及平安性時(shí)。無(wú)線銜接辦法包括近場(chǎng)、/ble、wi-fi，以及蜂窩移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)（圖 2）。在這些無(wú)線銜接方面，技術(shù)、協(xié)議和選項(xiàng)都在迅速變幻。越發(fā)重要的是，這些系統(tǒng)的成本也會(huì)發(fā)生變幻，雖然在當(dāng)前看來(lái)，這些解決計(jì)劃似乎過(guò)于昂貴，但在今后很可能成為經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)應(yīng)用程序?qū)哟a可以維持很長(zhǎng)的生命周期時(shí)。圖 2：無(wú)線銜接選項(xiàng)豐盛多樣而又在不斷變幻。實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) (rtos) 環(huán)境具有 spi 級(jí)別接口，當(dāng)前能夠應(yīng)用于最精簡(jiǎn)的設(shè)備中，并且能夠?qū)?/p>

6、現(xiàn)向全蜂窩銜接的遷移（無(wú)論是囫圇產(chǎn)品系列還是產(chǎn)品生命周期），它們無(wú)疑能夠讓可佩戴醫(yī)療設(shè)備 oem 廠商適應(yīng)可能浮現(xiàn)的任何形勢(shì)。電源要求可穿戴醫(yī)療設(shè)備的電池續(xù)航時(shí)光明顯是一大關(guān)鍵要素。對(duì)于人們隨身攜帶或佩戴的任何設(shè)備而言，分量始終都是一個(gè)倍受關(guān)注的指標(biāo)，而電池又是全部便攜式設(shè)備中的最粗笨部件。最大程度地削減功耗可以延伸電池續(xù)航時(shí)光，但對(duì)于成天甚至夜間都要用法設(shè)備的用戶來(lái)說(shuō)，光做到這一點(diǎn)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。在大幅降低電源需求的同時(shí)，還要最大程度地減小電池尺寸。智能手機(jī)等設(shè)備采納特定尺寸的電池，由電池提供特定的電量。而這一參數(shù)通常是固定不變的，因此只需達(dá)到一定的電池充電續(xù)航時(shí)光，就能滿足客戶的需求。但可穿戴

7、醫(yī)療設(shè)備并非如此。當(dāng)電池充電續(xù)航時(shí)光確定之后，必需不斷地降低功耗，由于每次降低功耗都能進(jìn)一步減小電池尺寸和分量。當(dāng)前的現(xiàn)代處理器提供了一系列有效的節(jié)能功能。圓滿的是，這些功能十分復(fù)雜，不僅功能之間通常具有很高的互相依靠性，而且其還要依靠與要實(shí)施的特定節(jié)能模式不相關(guān)的系統(tǒng)部件。例如，更改器件時(shí)鐘頻率會(huì)影響通信時(shí)鐘速率，即便通信外圍設(shè)備沒(méi)有更改它們的電源狀態(tài)也是如此。全部這些因素累加起來(lái)，也就讓?xiě)?yīng)用程序開(kāi)發(fā)人員越發(fā)不堪重負(fù)，由于他們?cè)揪蛽?dān)當(dāng)了完成目標(biāo)應(yīng)用的重任。能否讓電池提供更高的電量，將打算設(shè)備在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力。設(shè)備開(kāi)發(fā)者瀕臨著雙重壓力，既要讓軟件達(dá)到或超出應(yīng)用程序要求，又要兼顧項(xiàng)目的外圍設(shè)備

8、的尺寸，這樣才干在市場(chǎng)上立足。圖 3：功率優(yōu)化涉及到全部可穿戴設(shè)備元器件。要解決這個(gè)問(wèn)題，就需要在集成了功能并將其作為環(huán)境必不行少的一部分的軟件平臺(tái)上開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序（圖 3）。大部分大型通用操作系統(tǒng)都包括一系列十分先進(jìn)的電源管理功能；但是，這些操作系統(tǒng)在面對(duì)便攜式醫(yī)療設(shè)備的處理設(shè)備中并不能發(fā)揮作用。大部分實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)都提供某種形式的電源管理，最頻繁的是 tick 抑制，當(dāng)沒(méi)有方案運(yùn)行的任務(wù)時(shí)，它將中斷內(nèi)核周期性定時(shí)器 tick，直至下一個(gè)定時(shí)器大事。可穿戴設(shè)備需要其他更為復(fù)雜的辦法，而這樣的辦法在 rtos 中十分罕見(jiàn)。目前惟獨(dú) graphics 的 nucleus rtos 可提供對(duì)全部器件節(jié)

9、能功能的內(nèi)置支持，包括動(dòng)態(tài)頻率調(diào)節(jié) (dvfs)，以及對(duì)外圍設(shè)備之間全部交互的外圍設(shè)備功率級(jí)別的徹低控制和對(duì)內(nèi)核操作時(shí)鐘周期的徹低控制（圖 4）。圖 4： 結(jié)構(gòu)化電源框架優(yōu)化開(kāi)發(fā)工作。尺寸限制為了適應(yīng)可穿戴醫(yī)療設(shè)備的物理形狀參數(shù)，設(shè)備能夠容納元器件的空間很小，散熱能力也比較有限。散熱問(wèn)題和功耗問(wèn)題向來(lái)都是我們?cè)谂鉀Q的兩大問(wèn)題。因?yàn)槲锢沓叽缦拗?，?dǎo)致我們通常挑選 片上系統(tǒng) () 作為內(nèi)核處理引擎。雖然這些設(shè)備可以容納無(wú)數(shù)不同尺寸的外圍設(shè)備，但因?yàn)榇鎯?chǔ)器容量問(wèn)題，我們無(wú)法控制存儲(chǔ)器的幾何外形。每個(gè)應(yīng)用程序都需要更多存儲(chǔ)空間。而小型設(shè)備中的存儲(chǔ)器，包括易失性和非易失性存儲(chǔ)器，更是如此。設(shè)備開(kāi)發(fā)者

10、最不希翼看到的就是應(yīng)用程序與 rtos 爭(zhēng)奪資源。正是這個(gè)問(wèn)題阻礙了通用操作系統(tǒng)進(jìn)入可穿戴醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域。考慮采納某個(gè) rtos 時(shí)，它必需能夠在代碼和數(shù)據(jù)需求方面都?jí)嚎s到最小，以完善貼合 2k 精簡(jiǎn)內(nèi)核，如此就更能夠在最為低端的設(shè)備領(lǐng)域中經(jīng)久不衰。這個(gè) rtos 還必需能夠擴(kuò)展，以運(yùn)行功能最全面的服務(wù)，例如蜂窩移動(dòng)通信。假如做不到，設(shè)備開(kāi)發(fā)者必需嘗試支持跨越多個(gè)操作系統(tǒng)環(huán)境的應(yīng)用程序。實(shí)施與產(chǎn)品有些人還記得，在 pc 革命興起初期，廣告商、營(yíng)銷人員和科技雜志關(guān)注的焦點(diǎn)是時(shí)鐘速度、大小和其他技術(shù)詳情?，F(xiàn)代設(shè)備的唯一判定標(biāo)準(zhǔn)是終端用戶體驗(yàn)。有些開(kāi)發(fā)者在工程方面取得了重大突破，讓腕帶能夠運(yùn)行大量命令，這可能是在同行之間夸耀的資本，但并非打算性的因素。這就迫使設(shè)備開(kāi)發(fā)者必需用最少的硬件提供最豐盛的功能。無(wú)論是最小的存儲(chǔ)器、最慢的時(shí)鐘（設(shè)備限制或?qū)嶋H用法），還是體積最小的電池，工程師都能夠在設(shè)備中（無(wú)數(shù)狀況下是一次性設(shè)備）提供奇特的功能。結(jié)論當(dāng)今的市場(chǎng)需要更為復(fù)雜多樣、物超所值而又先進(jìn)的底層硬件，要在這樣的市場(chǎng)上生存下來(lái)，應(yīng)用程序必需在功能強(qiáng)大且十分靈便的平臺(tái)上運(yùn)行。這種平臺(tái)必需十分精簡(jiǎn)，同時(shí)還能夠優(yōu)化特定硬件特性。這種平臺(tái)不再?gòu)氐腿Q于處理架構(gòu)或外圍設(shè)備集合