能夠將連接性和處理能力集成到可穿戴設備對許多設計來說已經變得越來越重要，并且采用最新智能藍牙4.0 協議的模塊為可穿戴系統設計人員提供了一種快速簡單的方法來實現合適的連接性。

預認證型模塊如Panasonic PAN1326 和BlueGiga BLE112，使得設計的無線元件可以直接輕松地處理，而無需經過復雜的天線設計和認證過程。雖然這些模塊可能不適合最小的空間受限型可穿戴設備，但它們在許多領域都發揮著重要作用，比如可穿戴式心率監測儀、血壓傳感器和手機配件。這些模塊的設計人員還通過嵌入式軟件優化了電源管理和無線接口，以便將功耗降到最低。此優化為開發過程節省了大量寶貴時間。

可穿戴設備還要走外觀設計階段，因此，能夠輕松變更設計以符合最新外觀要求而無需走認證過程，就顯得十分重要。

低功耗藍牙(BLE) 標準旨在通過建立快速連接并傳輸少量數據來降低功耗。利用這些技術，可以將功耗降至傳統藍牙的十分之一。低功耗藍牙設備可以進入休眠模式，在發生事件活動時激活，例如發送文件到網關、PC 或手機時。采用例如PAN 1326 這樣的模塊優化電源管理，可實現最大功耗不超過15 mA，且平均功耗只有1 µA。因此，一顆小型紐扣電池（例如CR2032）即可支持可穿戴設備工作長達10 年之久。

圖1：Panasonic PAN1326 藍牙模塊。

PAN1326/1316 主機控制接口(HCI) 系列還可以以一種簡單易用的方式使用Texas Instruments 的CC2564，含天線時的基底面僅為85.5 mm²。這些模塊可以容納1.3 mm 焊盤間距、至少為兩層結構的PCB，從而簡化了實現和制造過程。

使用模塊可以無需重新設計系統即可在可穿戴設備中實現不同的性能水平。例如，PAN131x 模塊系列支持傳統藍牙、低功耗藍牙(BLE) 和具有藍牙及ANT 低功耗協議的雙模式，它們具有同樣的引腳布局，因此可以輕松替換為新的模塊。

類似地，PAN132x 系列支持含天線在內的同樣多的功能。

圖2：引腳兼容模塊能讓可穿戴設備設計人員輕松實現多種功能。

ANT 選件通過Texas Instruments 和Nordic Semiconductor 的硅元件實現，其目標針對運動表現監測可穿戴設備的個人局域網。像藍牙一樣，它使用2.4 GHz 頻帶和極小占空比技術以及深度休眠模式，確保實現極低功耗。

每個ANT 節點可作為主/從設備運行，且能夠發送和接收數據并可用作中繼器，因此擴大了節點應用范圍，并且，協議通過分時多路復用技術對多個節點使用單個1 MHz 通道。每個節點以其自有時隙發送消息，基本消息長度為150 µs，消息速率，即為發送間隔時間，范圍為0.5 Hz 到200 Hz，每條消息帶有8 字節有效載荷。

不過，這是GPS 公司Garmin 的子公司Dynastream Innovations 開發的專有協議，而不是象有多種不同設備支持的藍牙這樣的開放規范。但擁有能夠輕松支持該協議的模塊，就可以幫助開發人員盡可能多地為可穿戴式設計提供連接性選擇。

像BlueGiga 的BLE112 這樣的模塊的價值即在于，它們提供所有的低功耗藍牙特性，包括適用客戶應用的無線電、堆棧、框架和應用空間，因此無需使用外部處理器。模塊還提供靈活的硬件接口，能夠將傳感器和簡單用戶接口，甚至是顯示屏直接連接到該模塊，讓開發人員有了更多的可穿戴式設計選擇。處于最低功耗休眠模式時，該模塊僅消耗400 nA，喚醒只需幾百µs，因此，它可以用標準3 V 紐扣電池或一對AAA 電池直接供電，幫助減少可穿戴設備所需的空間。

圖3：BlueGiga BLE112 藍牙模塊框圖。

使用此類模塊設計設備時有許多問題要考慮，多數問題圍繞布局和制造。天線將安裝在一個特定位置并具有特定輸出特性曲線，在可能的情況下，這個問題是可穿戴式設計一定要考慮的。如果終端設備設計成將天線埋入材料之中，則無線性能將會降低。這意味著需要更多的電池功率來補償，而且影響設備可靠性。

雖然模塊已經制造完成并通過認證，但它仍然需要安裝在印刷電路板上并與其它設計元件相連。這意味著在制造階段需要考慮相應的回流要求，確保模塊經過最終組裝階段后保持全部功能完好。

射頻前端

為了幫助設計人員節省時間，避免在其自己的前端實現射頻功能，BLE112 中的射頻前端包括了配套的平衡-不平衡轉換器和低通濾波器以及與網絡匹配的陶瓷貼片天線。這樣既實現了匹配優化，又針對極低帶內雜散輻射和諧波提供了有效低通濾波器，并有助于可穿戴式設計使用較少的空閑空間。另外還有一個選擇，為連接外部天線，射頻既可以被追蹤到嵌入式連接器，也可以被追蹤到模塊射頻引腳。

布局

為了獲得天線性能優化，BlueGiga 建議，將模塊安裝在PCB 板的一角，這樣其周圍沒就有任何金屬走線甚至是塑料或其它介電材料，因為這樣做可以讓天線失諧至更低的頻率。但是這在外形尺寸小的可穿戴式設計中很難實現，而且還可能會有織物纏繞。

全部接地引腳需要直接連接到固態接地平面，通孔要盡可能靠近接地引腳。采用好的布局做法可以避免信號線或供電電壓線路產生任何過度噪音，而造成性能損失和功耗增加。

組裝

BLE112 模塊有意兼容工業標準回流焊規范，以實現無鉛焊接?；亓骱敢幏兜氖褂萌Q于整塊組裝好的PCB 的熱質、烘箱的熱傳遞效率和所用焊膏的特定類型。

由于回流焊規范的使用與工藝和布局相關，因此最佳規范應根據具體情況進行分析，而且要考慮規范配置使用的特定焊膏并避免使用回流焊多于一次。焊點可靠性和元件自對準能力取決于焊膏量，建議使用150 µm 最小模版厚度，且篩孔尺寸與焊盤采用同樣的尺寸。

圖4：BlueGiga BLE112 藍牙模塊。

總結

模塊為可穿戴式設計增加無線連接提供了簡單易用的方法。預認證型模塊能夠讓設計人員專注于硬件和軟件的增值環節，采用更小的外形和用戶接口，而不是將精力放在無線連接上。由于供應商已經優化了功率和射頻前端，所以這些模塊能夠實現更長久的電池壽命和更可靠的連接，無需增加成本或開發時間即可增強可穿戴設備的功能。甚至可以直接換上引腳兼容的替代模塊，從而提供不同級別的藍牙連接，從傳統的流媒體式到低功耗數據傳輸，甚至是專屬協議藍牙連接。所有這一切讓可穿戴設備設計人員擁有更多的靈活性，而且不用擔心無線連接的具體實現過程。