关注量不够的Moto 360被我拆解了：Moto 360的形状迫使设计作出折衷

在最近声势浩大的有关苹果手表产品线的宣传声中，人们很容易忘记苹果公司加入智能手表行列的时间是相当晚的了。另一款最著名的智能手表是Kickstarter的宝贝Pebble，目前正在筹划交付第二代传统和钢制的产品。运行各家公司特定操作系统的其它产品还有LG Watch Urbane的LTE版本、三星基于Tizen的Galaxy gear产品线和索尼SmartWatch系列的早期迭代版本。
然后就是Android Wear——谷歌安卓操作系统的可穿戴优化版，可见于多家制造商的产品，包括LG公司G Watch系列和LG Watch Urbance的非LTE版本、三星Galaxy Gear Live和索尼最新一代SmartWatch。正如你看到的那样，许多公司都在考虑给自己留后路。Android Wear供应商生态系统还包括其它许多大家熟悉的公司名字，其中就有以前是谷歌的一个事业部、现在被联想收购的摩托罗拉。

虽然摩托罗拉在谷歌于2014年3月发布Android Wear时就宣称是发起人合作伙伴，但Moto 360智能手表直到那年的9月份才开始交货(LG的第一代G Watch和三星的Gear Live早在6月份就投产了，与谷歌的I/O开发者大会基本同步)。Moto 360，正如其名字的含义一样，由于其圆形表盘而在基于Android Wear的智能手表中独树一帜(至少我在写这些文字时是这样——谣传其它公司的产品不久也会采用这种形状)。这种特殊的外形决定从审美角度看是相当可取的，至少对我来说是这样，但也造成了某些设计方面的折衷。



我做这次特殊拆解的动机除了展示这些折衷外，更重要的是想强调Moto 360圆滑外壳里的内容。鉴于这款产品从去年早秋就开始上市了，我怀疑已经有其他人做过拆解，谷歌也提示我事实正是如此——特别是我在iFixit公司的长期好友。我详细阅读了他们在拆解报告中提到的具体过程和其它细节，并与iFixit公司的首席执行官Kyle Wiens进行了交流，这些对我随后开展的拆解工作大有裨益。

首先我很快认识到，没有必要的专用工具，几乎百分百可以肯定尝试拆卸会破坏我的智能手表。即使手头有合适的工具，iFixit的那位好友也把他们样品的后壳折断成了两块。也就是说，我真心害怕我笨拙的动作会损伤到硬件，甚至于妨碍或完全终止随后的拆解分析。当然，Moto 360的功能性丧失将阻止进行中的动手实践报道。

Wien取而代之与我分享了他公司从事Moto 360项目时保存下来的所有照片，这也反映了iFixit与《电子技术设计》美国版杂志(特别是我)之间过去多次良好的合作关系。我非常感激并且热情地接受了下来。虽然从去年9月份开始Moto 360的硬件没有过改变，但固件迄今已经有了一次升级。明显延长的电池寿命是这次升级的显著成果，同时还有其它增强。据报道，(我在写这篇文章时)即将到来的追加更新将作出额外的改进：

·即使手表与配对的平板电脑或智能手机不在蓝牙连接范围内，只要它们都连接到了“云端”，它们就能保持连接状态。在智能手表情况下，这个云端连接是通过激活(对电池寿命的影响还未知)Moto 360的Wi-Fi子系统完成的；手表和配对的移动设备甚至不需要在同一个局域网子网内。

·触摸屏用户界面的改进，与其它改进一起，可以加快对安装在手表中的应用的访问速度。

·通过手腕旋转等动作，结合Moto 360的内置陀螺仪和加速度计，可以更稳健地控制(超越目前时好时坏的LCD背光激活)手表的用户界面(包括滚动查看通知)。

传言还说， Moto 360和其它Android Wear智能手表迟早将不仅兼容安卓智能手机，还将兼容苹果iOS移动设备。时间会告诉我们，这种特殊的潜在增强最终是否会发生。不管怎样，摩托罗拉和谷歌的软件不断增强，其中还包括安卓应用(及其定期更新)，这对保持老旧硬件的新鲜感很有效果。关于硬件，下面就让我们来看一看，好吗？





在揭开Moto 360的塑料后盖后，我们就能更好地观察到内置的心率传感器。下面是对其工作原理的描述，具有讽刺意味的是，这段文字来自苹果手表的支持文档，由John Gruber的Daring Fireball网站特别提供(Gizmodo有一张非常精彩的工作特性照片)：

苹果手表中的心率传感器使用了被称为光学体积描记术的技术。这种技术基于的是一个很简单的事实：血之所以是红色的，是因为它反射红光，吸收绿光。苹果手表使用搭配光敏光电二极管的绿色LED光源，检测任何给定时刻流经手腕的血量。当你的心脏跳动时，手腕中的血流量——以及绿光吸收量——较大；在两次心跳之间时则其较小。通过每秒数百次地闪烁其LED光源，苹果手表可以计算出每分钟心跳的次数，即你的心率。

光学体积描记术传感器不光可以用于脉搏率的监视；理论上还能用作脉搏血氧计来评估血氧饱和度。然而，就我所知，这些增强的SpO2功能还没有启用，不管是对于Moto 360还是对于其它Android Wear手表，或就此而言——苹果手表。顺便说一下，这两张照片的上部所显示的FCC标签(ID IHDT6QC1)的下方是一个5端子 弹簧接触点连接器，其功能不确定，可能是生产线编程和测试用途？或者是用于尚未发布的“智能”腕带的扩展总线，类似于为Pebble Time产品线规划的东西？现在想起来，苹果手表好像也有类似的装饰。



这张图是成功将内部多层“三明治”(底部)从包含显示屏的前外壳组装件(顶部)分开后看到的情景。注意连接它们的带状电缆，还有围绕组装件的暗黄绿色防水增强用环形橡胶圈。Moto 360的额定防护等级为IP67，即可以完全阻止灰尘的侵入，并且可以在最高1米深的水中放置30分钟而不会浸水。



接着将系统板加电池的三明治结构(右图)与后外壳(左图)分开来。有点令人惊讶的是(至少对我来说)，特别是考虑到人们普遍关心的与制造商或型号无关的智能手表电池寿命，摩托罗拉采用了传统四边形的锂离子聚合物电池(3.8V，最小300mAh/典型320mAh，约1.1Wh)，而不是能够更加完整地填满后外壳空间的并且容量更大(或者是相同容量下更薄)的圆形电池。需要承认的是，采用传统外形的路线可以节省摩托罗拉的物料清单成本(我们很快还会遇到这种方案)，而且公司似乎找到了利用后外壳空间的其它方法。虽然如此，我还是有些惊讶。



下面让我们来更仔细地观察后外壳。我们已经知道，它含有光学体积描记术传感器。但你也可能已经明白，Moto 360是一种只能无线充电的设备，确切地说通过的是Qi感应式电力传输标准。撕掉屏蔽电路板以阻止任何错误能量的标签纸，就能清晰看到下方的无线接收线圈了。



这是与之配套的发射线圈，位于充电坞内。Moto 360可以非常贴合地放在它里面，它配备了micro-USB接口。摩托罗拉提供了电源适配器给它供电，但你也可以使用micro-USB转USB线结合USB输出的电源适配器、多端口充电器或者大功率的计算机USB端口来给它供电。



在将电池与系统板分离后，接下来就是更详细观察系统板的时刻了。右上角是TI公司的TMS320C5545定点DSP，我推测它用来完成智能手表的“Ok Google”语音识别功能。DSP左边是标签为“WL18G/31/46C1VRI $N”的神秘IC，从标签可知它是TI出品的无线收发器模块，支持Wi-Fi、蓝牙和低功耗蓝牙协议。

现在让我们看一下TMS320C5545与WL18G组合下方的两个大IC，它们一直从电路板中心延伸到下方。上面一块标签为2SB28D9QRM的IC是美光科技公司的MT46H128M32L2KQ-5 IT 4Gb移动LPDDR SDRAM。下方是东芝公司的带e-MMC接口的THGBMAG5A1JBAIT 32Gbit NAND闪存，用于实现智能手表的4GB常驻操作系统、应用程序和数据存储。

接下来让我们细看一下沿着PC右边放置的IC。在美光SDRAM旁边的是Solomon Systech SSD2848K1(PDF)显示控制器，实现驱动LCD的MIPI接口协议。它的下方是Atmel的MXT112S电容触摸屏控制器，用来支持LCD的触摸接口功能。再下方(直接紧靠东芝闪存芯片)是TI的AFE4490，用作与前述脉搏血氧仪传感器配套的模拟前端。

最后，让我们看看PCB左侧的IC。在美光SDRAM的上角是TI的1211A1 USB2.0 PHY收发器。应该承认，它的存在令我相当困惑，因为Moto 360不提供对外的USB连接，但也许是这块智能手表内部的一个或多个子系统需要USB接口。在该IC下方并且紧邻MT46H128M32L2KQ-5 IT的是TI的TPS659120电源管理单元。东芝闪存旁边还有一个TI的BQ51051B，它与Qi无线充电接收器相连，用于电池充电管理。如果你用心统计的话，你肯定已经注意到TI在Moto 360设计中赢得了多大的份额！

在PCB的最左边又是另外两个IC，它们的功能需要更多说明一下。顶部有光泽的IC是欧胜微电子公司(现在的Cirrus Logic公司)的WM7132 MEMS麦克风，其底部有一个声音输入端口位置(其环境空气接入方案将很快变得清晰起来)。与其配套的是WM7121，如果你仔细看会发现其顶部也有个端口。这两个麦克风采用级联“阵列”的方式工作(多年来我一直在写这方面的文章)，从而使与其相连的DSP能够“定位”期望的声源，并在处理过程中抑制杂散环境噪声。



它们到外部世界的共享接入由Moto 360左侧的一个小孔(手表独有的右侧按钮对面)构成，如上图所示。我承认在我的手表上我一直没注意到这个小孔，直到我了解到内部的麦克风在哪儿之后才留意到它。我猜测，小孔背后的薄膜允许环境声振动透过去，但水分或灰尘过不去。不过提起薄膜，值得注意的是Moto 360是不发声的；内部没有扬声器，只有一个微型电机提供振动，它与显示屏一起构成了其独特的用户交流方式。



接着我们来看看PCB的背面。几乎是空白——记住正常情况下是附着电池的。但这也并不是完全无趣。首先，还记得刚刚提到的WM7132的底部端口麦克风吗？仔细观察上面照片中的PCB右边缘，你可以看到一个小孔，这个小孔与Moto 360侧部的小孔一起可以让MEMS麦克风接入来自外部世界的声音。PCB底部是5个触点，它们对应于(归功于弹性馈入的中介层)前面提到的智能手表FCC认证标签下方神秘的5触点端口。在PCB左上角是Moto 360的组合式六轴加速度计/陀螺仪，确切地讲就是InvenSense的MPU-6050 MEMS运动跟踪器件。

到目前为止还有一个重要的IC没有讨论。不看下文你能猜到吗？我还没有提及主要的系统CPU，或就此而言，驱动显示器的GPU。它们都在一个应用定制的SoC——标签为“X3630ACBP”的TI OMAP3630中，这个芯片位于美光SDRAM下方，见下面这张照片：



OMAP3630集成了一个运行速度高达1GHz的ARM Cortex-A8处理器内核、运行速度高达200MHz的PowerVR SGX 530图形内核和运行速度高达800MHz的C64X DSP内核(还有其它)。摩托罗拉在发表决定采用2010年代SoC的技术报道时就曾备受责难，恕我直言，这其中有大部分是毫无根据的。我不知道Moto 360对芯片内各个内核实际采用的时钟速度是多少，然而我能确定的是，这块智能手表的响应性能相当不错，没有显示方面的迟钝或其它明显的延迟。如果OMAP3630足以胜任随即的任务，何苦要使用性能更高(价格可能也更高)的器件，对吧？

鉴于上述最重要的观察结果，我要提一些意见。首先，OMAP3630最初是用45nm工艺制造的。TI可能后来将设计移植到了更现代和更小的光刻节点，但如果没有的话，这种应用SoC的半导体基础的功耗可能比实际需要的大。更小尺寸工艺的另一个优势是，对于给定尺寸的硅片它能提供更高的晶体管预算。举例来说，通过使用更加先进的ARM Cortex-A9(或更新的)处理器内核，摩托罗拉也许已经能够访问NEON SIMD加速度计。

更多的晶体管还允许包含更先进的专用DSP内核。无论哪种增强都可能排除设计中对独立TMS320C5545 DSP的需求。这么说来，如果我猜的不错，分立DSP做的是语音识别任务，那么我至少可以见到分布式处理方法的另外一个优势。TMS320C5545可以保持唤醒状态，监视“Ok Google”用户说话声，而智能手表的其余处理资源可处于睡眠状态，从而最大限度地减小总体功耗。        





前面详细介绍了PCB部分，下面让我们把注意力转向显示屏。上面就是显示屏的两张照片以及与显示屏配套的排线和其它电路。虽然其它智能手表使用电子墨水(Pebble)或OLED(苹果手表和其它Android Wear手表)显示技术，但摩托罗拉采用的是圆形LCD。我认识到摩托罗拉的LCD选择是有优势的，这体现在与更常见(但容易褪色)的OLED显示屏相比可以在很亮的环境光线下观看显示屏，以及与电子墨水的单色或“彩色”显示屏相比可以提供更加丰富的亮度和色度。但LCD的主要缺点是耗电的背光灯，这点不可忽视。

我的Moto 360要求至少每1.5天充一次电；每隔几小时处于可选的环境屏幕模式，这样可以使背光灯一直保持在最低照度。我怀疑摩托罗拉采用LCD的主要动机是成本；不管技术基础如何，圆形屏幕不是主流(主流意味着便宜)，但成熟的LCD基础使得它的成本仍可能比新兴的OLED屏幕低。然而，到今天这个时候，我不禁在想，圆形(并且不需要背光灯)的OLED屏幕是否是更好的选择，特别是考虑到有限的显示器寿命相对于手表来说不像电视机那样是个大问题。我甚至开始喜欢Qualcomm早就推出的Mirasol显示器技术了。





还有一个与显示屏有关的主题需要提及一下。有些人可能听说过Moto 360 LCD的“漏气轮胎”特性了，在上面两张照片中你可以清楚地看到。实际上，你看到的现象并不是显示屏本身的缺陷，而是摩托罗拉选择放置环境光传感器的地方。正如上面第二张照片暗示的那样，“漏气轮胎”只在采用浅色表盘时才很明显；当采用如图所示“Minimal”选项那样通常黑色的表盘时(我个人就选用这种表盘)，只有当你有意观察时才有明显的感觉。当采用黑色表盘和黑色外壳时，就像本文开头配的产品照片那样，基本上就不是问题了。

最后，让我们回到本文开始讨论的问题，也就是即将到来的固件更新将唤醒Moto 360目前休眠的Wi-Fi功能。你已经知道，手表内TI的WL18G无线收发器模块支持Wi-Fi功能。但相应的天线在哪儿，不管是用于Wi-Fi还是用于现在已经激活的蓝牙？在包围手表的金属环中嵌入一根或两根天线是可能的；AnandTech在它的产品发布报道中间接提到了这个方面：

我们看到了位于金属外壳中的定制天线，但不需要任何天线线缆。遗憾的是，有关这种天线的工作原理还没有真正的披露，因此很难说它们是如何实现的，但是在金属外壳内部有显而易见的图案。同时它还使用了新的射频技术，从而使得定制的金属腕带不会干扰到手表本身的天线。

不过我没有在金属外壳和PCB之间见到有任何类型的物理电缆连接来支持这种特定推测。另一种可能性我们以前见过许多次，即一根或两根天线可能取而代之嵌入在PCB内。TI的WL18G数据手册甚至对这种方法进行了比较详细的描述。