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可穿戴设备可能是物联网(IoT)领域中最新也是最具挑战性的领域。要让人接受，可穿戴设备要么在外观和感觉上很熟悉，就像手表、眼镜、腰带或一件正常的衣服，要么必须几乎完全不引人注目，这样穿戴者就不会总是意识到它的存在。如果它也是一种时尚，那也无伤大雅，但这可能要求太高了。
当然，可穿戴设备的应用范围很广，我们无疑才刚刚开始探索其可能性。也许一个共同的目的，不管具体的应用，是它们必须感知、存储、解释和交流穿戴者的身体或环境的信息。
这些需求对设计(即，内部功能)以及大小、重量和功率(SWaP)的影响似乎令人生畏。此外，为了适应不断变化的需求，需要保持灵活性，这也给设计师带来了负担。理想情况下，可穿戴设备应该是完全隐形的，不重，不耗电。由于这是不可能的，工程师们只能做他们最擅长的事，在这些需求之间进行复杂的权衡，从而得出最佳设计。
例如，在考虑硬件时，一个有吸引力的选择是一个非常低功耗的MCU，它具有睡眠模式，可以调用它来进一步节省功耗。设计的部分，如模数转换或其他频繁和相对简单的功能，可以分配给可编程逻辑，这天生比处理器使用更少的能量。处理器消耗能量的方式包括:需要有能量的内存、获取和执行指令、醒来和回到睡眠状态等等，所有这些都会消耗能量和时间。
另一方面，将太多的功能放入逻辑需要更长的开发时间。而且一旦实现，就很难更新，影响了灵活性和适应性。在软件中实现的功能更容易开发，也更容易适应不断变化的需求。
仅从这些考虑就可以看出，可穿戴设备不可能是多功能的“多功能刀”系统，而是必须专注于非常有效地完成一到两件事情。这一规则似乎受到了Android和Pebble最近推出的智能手表的挑战。两者都拥有大量的应用程序，其中一些是独立的，而另一些则与佩戴者智能手机上的应用程序进行交互。
然而，手表是一种可以避免这种情况的设备，因为它在我们所有的手腕上都很常见，因此可以在不太笨重的情况下，容纳尽可能多的应用程序。但对于心脏监测器、血糖仪、跌倒探测器或脑震荡传感器等其他设备来说，情况就不同了，几乎没有佩戴者习惯使用这些设备。
什么样的人机界面?
考虑到一个小设备可能被戴在身体不常见或不容易接触到的部分这一事实，实现人机界面(HMI)的可能性相当有限——当然不包括一个大显示器或键盘。对于实际的设备来说，这些限制可能是一些灯和几个小按钮，或者对于智能手表来说，可能是一个带有一些按钮的触摸屏。在很多情况下，手表侧面的物理按钮可以通过按钮组合和屏幕上显示的当前功能来设置不同的选项。这仍然不能提供一个非常丰富的用户界面。
但是，由于可穿戴设备，即使是最不显眼的设备，都与穿戴者携带的其他设备相连，或者最终与互联网相连，更丰富的用户界面的目标得到了推动。因此，对更丰富的HMI的需求与设备的连接架构紧密相连，这甚至可能导致用户界面的不同层或版本(图1)．
想象一个可以测量心率和血压的健康监测设备。正常情况下，它可能只是简单地感知到数据，并通过蓝牙将其发送到佩戴者的智能手机，然后智能手机会周期性地将其传输到互联网网关，再从那里传输到医生的电脑。这样的设备不会直接设置，但可能会在医生的工作站上使用丰富的图形显示。同样的工作站和它的人机界面将被用来显示和分析数据。
不过，智能手机或智能手表上的界面也可能更有限，可以通过振动提醒佩戴者联系医生或采取其他行动。换句话说，根据连接的设备及其在应用程序整体功能中的角色，可以有不同级别的用户界面。
可穿戴设备功能的连接架构为不同级别的用户界面提供了多种可能性，但也可用于适应可穿戴设备的功能需求。例如，蓝牙连接手机，然后再连接到网络网关，正成为一种非常流行的模式。然而，它并不是适用于所有情况。例如,RoweBots开发用于足球、橄榄球、足球和长曲棍球运动员的脑震荡监测仪是为了给可能的危险影响提供早期预警吗(图2)．
虽然玩家可以轻松携带一个连接到小型设备上的传感器，但他们却不能在游戏中携带手机。尽管如此，这些数据必须立即提供给教练和医务人员。这需要连接到一个连接到云的无线网关，这样就可以在场外观察到它。这不仅意味着连接性和用户界面的不同设计;它也可能需要更多的力量来跨越比赛场地。其他的设计可能需要一种不同的方法，包括特殊无线电(如LoRa)和卫星电话。这些考虑将决定硬件和电池供应的选择。
安全、安全与隐私
除了关于SWaP、专门特性、连接性和接口的错综复杂的决定之外，还有另一组同样重要且相互关联的考虑因素:安全性、安全性和隐私性。安全是安全和隐私的先决条件。如今，就像许多物联网设备一样，许多安全专家认为，可穿戴设备大多不安全。
对于小型可穿戴设备来说，安全性必须从头开始。这意味着选择一个RTOS，比如Unison wearleos平台，它包含了安全协议，如传输层安全协议(TLS)和安全网络管理协议版本3 (SNMPv3)。支持加密、密码保护和远程固件升级的安全启动机制也是必不可少的。
隐私自然依赖于安全，但它是通过在设备中共享信息建立明确的规则来定义的。如今，这充其量只是临时的，或者目前根本不需要考虑，因为大多数供应商都认为用户的数据就是他们的数据。
然而，一套名为“设计隐私”(Privacy by Design, PbD)的新准则提供了一种方法，通过将隐私嵌入到技术、业务实践和物理基础设施的设计规范中来保护隐私。这意味着在新系统和流程的设计规范和体系结构中，从前向右构建隐私。PbD已经确定了七个原则，包括保持以用户为中心，确保它是预防性的而不是补救性的。虽然这些还没有完全定义，但它们仍然可以作为通用原则，指导从设备到应用程序的设计，以及从数据到云的使用。
对安全的需求应该是不言而喻的，但是当涉及到应用程序的细节时，安全问题可能会变得相当微妙。安全将防止来自外部的攻击，但安全必须内置到设备中，以便它可靠地工作，并提供及时和有意义的信息。例如，为老年人设计的步态或跌倒探测器应该避免出现“我跌倒了，爬不起来”的广告场景。我们希望及时获得步态不稳的信号，以获得关注、帮助和/或治疗，并避免实际摔倒可能导致的髋关节骨折。
需要谨慎的选择传感器,加速度计等的水平,和运动传感器,结合功能像GPS和小心软件设计提供数据,可以实时准确analyzed-partly在设备上以及在云中远程站点。每一种可穿戴设备都会有不同的考虑因素。因此，对于一系列产品来说，能够共享一个通用的处理器体系结构和RTOS平台是非常重要的，它能够提供满足特定需求的性能和灵活性。此外，用户可能拥有不止一台设备，这些设备提供的数据应该能够兼容网关和云端的快速分析。
成功的可穿戴设计过程
正确把握上述所有因素是成功的关键，但同时也需要使用明确的过程顺利完成设计，从而减少过多的时间和金钱投入。这从产品的概念开始，产品要具有健壮性和高质量的印象，并具有针对其核心目的的正确功能集。如果游戏中包含太多相互不支持的功能，并着眼于某些核心概念(如心血管健康、健身或婴儿监控)，那么游戏的质量就会受到影响。
要解决这一集中的特性集，重要的是要有一个经过验证的、易于使用的无线连接选项的选择。低功耗蓝牙(BLE)是最常用的，因为它提供了快速连接和低功耗的直接电话连接。其他选项，如蓝牙经典需要全音频通信，而视频需要Wi-Fi，低数据速率传感器可以使用6LoWPAN/802.15.4。甚至2G/3G/4G都有。理想情况下，这些都包含在操作系统中，并且可以在不需要修改的情况下正常工作(图3)．
通过采用基于精益或敏捷开发模型的平台，可以极大地简化开发过程本身。一个例子是丰田发明的模块化设计和技术融入汽车的模型，它也很好地适用于其他产品。这与一个由选定的MCU或微处理器组成的平台相结合，该平台已经适应并提供了RTOS，可以显著减少上市时间和成本。
拥有一个可适应的平台，比如一个基于共享相同基本RTOS的处理器家族的平台，可以让您轻松地更改模块并提供新功能，以快速应对不断变化的市场。它允许您保存、重用和增强现有的软件产品，以迎接这些挑战。例如，您可以将整个功能转移到一个兼容的、更强大的处理器上，并顺利地修改或添加功能，包括新的传感器。
该平台还需要支持内存、机械、显示、相机和其他传感器系统。例如，机械设备使用各种技术连接，包括PWM、模数转换和数模转换，以及用于步进电机等的编码器。存储设备使用多种SPI flash、NOR and NAND flash、RAM和MMC接口。然后是USB，它几乎正在普及。
可穿戴设备必须自然地与云进行交互，云是数据收集和评估的地方，也是高层决策做出的地方。云是连接设备的程序更改和更新的来源，所有的东西都被整合在一起。与云集成涉及到选择与操作系统和应用程序一起使用的云平台，这些云平台应该与连接设备上使用的云平台兼容。在Unison RTOS世界中，这意味着能够与其他前沿应用程序(如Microsoft Azure)一起工作。它还意味着使用工具来设置云用户界面和数据显示，以及监视和远程更新功能。
可穿戴设备代表了物联网的最新前沿，因此它们从一开始就展现了“前沿”。为了有效地设计和部署它们，您需要最新的技术平台和工具，以及敏捷和适应性强的流程，因为产品必须存在于一个快速变化的世界中。当您将尖端的工具、技术和过程集中在一组需要的特性上时，您就拥有了一个有效的、经济生产的、对客户有吸引力的、领先的产品。
