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可穿戴计算机硬件技术研究

刘杰  
【摘要】:当前,可穿戴计算机还处于发展的初级阶段,还只是普通意义上的计算机的一种新的使用方式,同时受各种技术发展的制约,业界还没有形成可穿戴计算机的相关规范和标准,除了少数的输入输出设备更没有可穿戴计算机的专用硬件。本文首先介绍了当前可穿戴计算机硬件平台的一般构建方法,即基于COTS 器件的系统级开发(System-Level Development)方法,分析了这种方法的优缺点,并利用对基于COTS 器件的可穿戴计算机样机WA 的简单描述验证了COTS 技术的缺点,从而引出了探索研究新的、适合于可穿戴计算机的硬件方案的必要性。本文把可穿戴计算机界定为一个嵌入式计算机系统,分析了可穿戴计算机与嵌入式计算机系统的关系,叙述了嵌入式计算机系统的一般概念和器件选型应该遵循的基本原则。在此基础上,论文选择了Intel 针对移动手持设备推出的RISC 片上系统SOC(System On Chip)PXA270 和图形加速器PXA2700G 作为新方案的核心,详细介绍了PXA270 的三种先进技术即WirelessMMX、Quick Capture、SpeedStep,并对整个可穿戴计算机硬件系统的需求做了详细的分析。最后在相关技术资料的指导下,给出了整个可穿戴计算机硬件系统方案设计以及具体的电路原理图设计,并对几个关键子系统的设计进行了详细的描述,同时提出了对应的PCB 电路板的初步实现方案。 本文对PXA270 的分析表明,PXA270 具有低功耗、高性能、功能接口丰富的特征,它非常适合于PDA(Personal Digital Assistant)、PMP(Portable Media Player)、智能手机(Smartphone)等移动便携计算设备,也适合于对功能、性能、功耗、体积、重量等要求苛刻的可穿戴计算机。显而易见,采用类似于PXA270 的SOC 或处理器进行可穿戴计算机板级开发(Board-Level Development)较COTS 器件系统级开发难度大,并且没有类似的可穿戴计算机参考方案。但这种开发方法灵活,开发者可根据实际需要对系统功能任意裁减、添加,配置出具有不同功能的、符合需求的可穿戴计算机,并且可以充分借鉴PDA、PMP 及智能手机的开发经验和方法。


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