USB技術(shù)在可穿戴計算機中的應用
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在網(wǎng)絡計算機已經(jīng)開始逐步取代了個人計算機的二十世紀末期，新一代的可穿戴計算機（Wearable Computers）又悄然來到我們周圍?？纱┐饔嬎愀拍畹奶岢鰹槿伺c計算機的有機結(jié)合開創(chuàng)了一條新途徑，是實現(xiàn)更加友好的人機交互的新技術(shù)之一。盡管可穿戴計算機的體積很小，但卻具備了PC機的所有功能，例如語音輸入與輸出功能、視頻輸出功能、圖像采集功能和無線通訊功能等等。這些功能不但需要各種不同的外圍設備，而且要求外設接口的數(shù)據(jù)傳輸速度也要快，這無疑加重了外設接口設計的困難，也成為了可穿戴計算機設計中的瓶頸和關鍵技術(shù)之一。通用串行總線USB（Universal Serial Bus）是應用在PC領域的新型接口技術(shù)，是Intel、Compaq、Digital、IBM、Microsoft、NEC、Northern Telecom等7家世界著名的計算機和通訊公司花了近兩年時間于1995年11月正式制定的USB規(guī)范。USB是一種高速的、半雙工、等時的、可動態(tài)連接（熱插拔）的低成本串行接口，可滿足現(xiàn)在和未來的計算機平臺的需求。將USB接口應用到可穿戴計算機中，不但可以充分發(fā)揮USB接口的通用、高速、可擴展和熱插拔的特性，而且可大大簡化可穿戴計算機的設計，提高它的集成度是解決可穿戴計算機接口瓶頸的一種有效方法，也是可穿戴計算技術(shù)發(fā)展的一個新的方向。
2 可穿戴計算技術(shù)的發(fā)展
“可穿戴計算技術(shù)”概念早在1955年就被Edward O.Thop提出。正像大多數(shù)其它數(shù)學定理的發(fā)現(xiàn)一樣，這個概念也是從一個賭博游戲中產(chǎn)生的。當時有一個叫做“輪盤賭”的賭博游戲十分盛行，而Edward O.Thop一心想弄清楚其中的奧秘，但為了逃避開賭場的人的監(jiān)視，Edward便想到如果有一臺可以隨身攜帶的小型計算機裝在衣兜中，用它所帶的小型攝像裝置將“輪盤賭”旋轉(zhuǎn)過程（速度與時間）記錄下來，然后再用計算機進行數(shù)據(jù)處理，便可提前預測到賭局的結(jié)果。基于此目的，Edward與Claude Shannon在1966年研制出第一臺可穿戴計算機，該系統(tǒng)是一個帶有4個按鍵的香煙盒大小的模擬計算機，一個數(shù)據(jù)采集器通過按鍵來獲取并顯示輪盤賭的速度，并通過音頻信號將結(jié)果傳給賭徒，以此來指導他下賭注。盡管當時的機器功能比較簡單，但它卻代表了一種新的思想和研究方向。
自從Edward O.Thop提出了“可穿戴計算技術(shù)”概念以后，許多人認識到它的重要性并相繼展開了研究，如美國卡內(nèi)基梅隆大學（CMU）和麻省理工大學（MIT）都建立了可穿戴技術(shù)研究室，并研制出各自的可穿戴計算機?？v觀各種可穿戴計算機不難發(fā)現(xiàn)，其共性是人機交互更為方便、可以移動計算、體積小、重量輕、功耗小、功能強、攜帶方便，使人的雙手完全從控制計算機中解脫出來，所以它的應用也十分廣泛。在醫(yī)療上，可以借助它做外科手術(shù)；在工業(yè)中，可以幫助工程維護人員進行檢修和維護工作；在旅游業(yè)上可以輔助導航；在軍事上可用于完成軍事偵察、指揮決策及遠程協(xié)作作戰(zhàn)等：在日常生活中，可以幫助人們記憶重要的事務，等等。
可穿戴計算機的主要組成部分包括：低功耗嵌入式CPU、多種多樣的便攜式外設以及其接口設備和能量高體積小的電源?；镜耐庠O主要有輸出設備和輸入設備，為了便于攜帶，用頭盔顯示器或眼鏡顯示器代替了傳統(tǒng)的桌面臺式顯示器作為輸出設備，用語音控制或較少按鍵的袖珍鍵盤代替了傳統(tǒng)的鍵盤作為輸入設備。另外，根據(jù)用戶不同的需求，還需配備相應的外部設備，如無線通訊設備、語音輸入輸出設備、圖像采集設備、全球定位系統(tǒng)（GPS）以及各種各樣的傳感器。然而，為了將這眾多的外設有機的集成在一起，必需將相應的接口電路集成在主板上，所以接口電路設計技術(shù)是可穿戴技術(shù)中關鍵技術(shù)之一，此外還包括系統(tǒng)集成技術(shù)、低功耗設計技術(shù)和增強現(xiàn)實技術(shù)等。
3 USB技術(shù)簡介
USB是一種基于PC機的工業(yè)標準擴展總線，制定USB總線規(guī)范的目的在于：①易于PC機外圍設備的擴展；②提供一種高傳輸率、低成本的解決方案；③支持音頻、視頻及壓縮視頻數(shù)據(jù)的實時傳輸；④協(xié)議靈活，可實現(xiàn)等時數(shù)據(jù)傳輸（1sochronous Data Transfers）和異步消息傳輸（Asynchronous Messaging）的混合模式；⑤支持通用商品設備；⑥適應各種計算機的配置方式；⑦提供一種便于快速集成到產(chǎn)品中的標準的接口；⑧是一類增強計算機功能的新的設備。
USB的主要特點有：①使用簡單，設備安裝和配置容易。安裝USB設備不必再打開機箱，增加新設備或卸除已安裝過的設備完全不用關閉計算機，所有USB設備支持熱插拔，系統(tǒng)對其進行自動配置，徹底拋棄了過去的跳線和撥碼開關設置。②速度快，適用于帶寬范圍在1.5Mbps到12Mbps之間的各種設備（USB2.0支持高達480Mbps傳輸率），而且可支持許多設備同時操作，充分利用信道總線。③易于擴展，通過使用Hub擴展可駁接多選127個外設。標準USB電纜長度為3米（5米，低速）。通過Hub或中繼器可以使外設距離達到30米。④能夠采用總線供電，USB總線提供最大達5V、500mA電流。⑤使用靈活，USB共有4種傳輸模式：控制傳輸、同步傳輸、中斷傳輸、批量傳輸，以適應不同設備的需要。⑥健壯性高。協(xié)議中包含了錯誤處理和錯誤恢復的機制，可自動識別出錯誤設備。
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