可穿戴医疗是最被业界人士看好的可穿戴设备运用,跟着互联网技能的运用扩展,智能医疗也将逐步走向人们身边。可是,关于可穿戴医疗设备的规划仍然存在许多技能难题,怎么完结设备的低功耗特性、便携性以及稳定性仍然是技能人员需求处理的首要问题。
MCU可以充沛满意大多数可穿戴设备的需求,此外,最新MCU可在单个芯片中集成大部分功用,这对下降可穿戴设备的全体尺度和BOM本钱都具有重要作 用。可以说,MCU直接决议了设备的全体功用。有鉴于此,笔者专门整合了10款干流的可穿戴医疗MCU(排名不分先后)。
一、TI MSP430FG47x可穿戴医疗的抱负挑选
德州仪器 (TI)致力于为未来医疗电子领域带来革命性革新,以进步医疗设备质量与易用性。TI 正在尽力推动立异医疗电子设备的立异,不断进步灵敏性与易用性,尽力下降本钱
TI MSP430FG47x 超低功耗微处理器(MCU)产品系列,充沛满意工程师对可供给低功耗、高功用以及有针对性外设集成等特性的 MCU的需求,协助他们敏捷高效地开发具有可靠性、快捷性以及低本钱等优势的医疗设备。FG47x MCU 完结了完好信号链的片上集成,不但可下降规划杂乱性,并且还可明显节约空间与本钱。这些器材将协助开发人员改善医疗服务质量与产品易用性,满意血糖计、数字体表、脉息血氧计以及血压/心率监测器等多种产品的需求。
MSP430FG47x 的首要特性与优势
・片上集成了完好的信号链,包含两个可装备的运算放大器、12 位数模转化器(DAC)、比较器以及 16 位模数转化器 (ADC),不但可减缩板级空间与物料清单本钱,并且还可加快产品上市进程;
・16 位 Σ 型 ADC,可满意运用对高分辨率信号转化的需求;
・支撑对比度操控的 128 段 LCD 驱动器可完结便利的确诊显现;
・供给多种存储器挑选:高达 60KB 的闪存与 2KB 的 RAM,可充沛满意快捷的可编程性需求;
・MSP430 MCU 的超低功耗进步了便携性,电池运用时刻长达 20 年以上;
・MSP430 MCU的集成智能外设可供给高功用,完结了非作业状况下零功耗;
・两种封装选项可充沛满意各种印制电路板 (PCB) 的尺度要求:80 引脚 QFP 或 113 焊球 BGA,巨细仅为 7.1 毫米 x 7.1 毫米。
FG47x 器材是 TI 针对医疗运用的各种 MCU 产品系列中的最新成员。TI 可供给全系列嵌入式处理以及互补型模仿处理计划,协助规划人员创立具有更高灵敏性与快捷性的低本钱医疗产品,然后改善确诊并进步易用性。TI MCU 处理计划的超低功耗可进步便携性,完结更轻松的缓慢疾病监护与医治。
二、Silicon labs efm32 gecko结构超低功耗体系
Silicon Labs 非常看好物联网的宽广的市场前景,这是Silicon Labs 竭尽全力的领域;并且针对可穿戴设备和智能家居领域都有一系列的优质产品推出,上一年年末还推出了一款新的SoC,它将具有超低功耗,支撑并集成Zigbee、蓝牙等多种协议规范,非常合适运用于可穿戴医疗等物联网产品。
特色:
・高达 128 kB 的闪存和 16 kB RAM 内存
・多达 90 个 GPIO,驱动强度为 20 mA
・灵敏的能耗办理体系,5 个不同能耗形式
・硬件 AES,128/256 位加密和解密
・适用于自主运转的周边反射体系
・超低功耗的精度和模仿外围设备
・具有高达 16 Mbps 的 UART 和 SPI 形式的 USART
・具有 100 nA 接纳形式的低能耗 UART
・具有比较/捕获功用的 16 位守时器/计数器
Silicon Labs 的 EFM32 Gecko 32 位微操控器(MCU) 系列包含 25 设备,这些设备具有高达 128 kB、8C16 kB RAM 的闪存,以及速度高达 32 MHz 的 CPU 的装备。依据强壮的 ARM Cortex-M3 内核,Gecko 系列选用立异低能耗技能,节能形式唤醒时刻缩短,可调配各种外围设备,是电池驱动运用及其他需求高功用和低功耗体系的抱负挑选。
三、意法半导体首款M0+ MCU STM32L0,应战对手的杀手锏
本年,ST发布了一款新系列32位通用微操控器产品,此系列产品将大幅延伸医疗保健设备的电池运用寿数。STM32L0超低功耗系列微操控器依据 32MHz ARM Cortex M0+处理器内核,内置12位模数转化器(ADC) 和USB FS 2.0无晶振型处理计划。
新系列STM32微操控器让客户可以获得史无前例的低功耗,整合高能效的ARM Cortex-M0+内核、优化架构、电源办理形式、超低功耗外设、支撑节能型USB功用、独有的超低功耗制作工艺。
此产品的内部模数转化器树立了一个新的低功耗规范,在100ksps转化速率时,模数转化器耗电仅为40μA,在1.14Msps时,功耗仅升至 200μA。结合处理器内核的优异能效和外设的超低功耗,新系列微操控器将下降健身追寻器(fitness tracker)和家用焰火检测器(smoke detector)等非充电电池供电设备的电池替换率,节约终端用户的开销和废旧电池对环境的影响。例如,运用一枚非充电型硬币电池的健身追寻器,在改用 STM32L0后,运用寿数可长达2年。
此系列微操控器的另一大优势是,可以让设备制作商规划出电池更小的终端产品,然后减缩产品尺 寸、下降产品价格。例如,血糖计以及产品品种不断添加的便携式医疗仪器和健身器材。此外,新系列产品选意图法半导体独有的CMOS制作工艺,不只供给嵌入 式EEPROM存储器,并且在25°C – 125°C作业温度规模内,获得了业界功耗改变最小的效果,创下高温环境内功耗新低。
四&五、瑞萨适用于可穿戴式血压监督仪的两款MCU
血压监督仪作为电子医疗产品的代 表,近年来在许多家庭中敏捷遍及。跟着上臂式血压监督仪的广泛遍及,可以轻松丈量的手腕式血压监督仪的需求也日益添加,而设备的小型化、电池的高寿数化就变得尤为必要。此外,为了丈量数据的同享,以及在哪儿都可以调出数据,就有必要加强电脑或手机与USB / Bluetooth运用的通讯功用,向泛网社会开展。
依据电池的高寿数化,或设备的小型化可以下降所需电池的数量,因而需求低功耗。瑞 萨具有丰厚的MCU产品线,其间,R8CLx 内置LCD低功耗的8位MCU,R8C/Lx系列内置LCD驱动操控电路。它承继了R8C/3x系列产品的许多外围功用(如多功用守时器和各种通讯功用) 以及38000/740和 H8/300L超低功耗系列产品中简洁易用的LCD驱动操控电路。
78K0R / LX3微操控器是16位单片机微操控器。它包含78K0R CPU中心和外围功用器材如ROM/RAM,LCD操控器/驱动器,A/D,D/A转化器,运算放大器,多功用的串行接口,多功用守时器,实时计数器,和看门狗守时器。
78K0R / LX3功用框图
这两款MCU均内置了LCD驱动操控电路,可完结低功耗,并包含了血压监督仪所需的外围功用,减少了传统血压监督仪的外置器材,进一步下降了规划本钱。
六、ADI可穿戴无线心电监护仪精细模仿MCU
传统心电监护仪一般需求随身携带记载监督仪,放在接近患者颈部或腕部的口袋里,而无线心电图监督仪的噪声和搅扰大大下降,尺度减小到乃至可以安装在电极 反面,可以供给比传统计划更准确的信号。这种电路价格便宜,且可以供给确诊质量的1导联心电图迹线,驱动腿免除了对 60 Hz陷波滤波器的需求。一切的电路都能穿戴在衣服内,因而患者舒适度和隐私度大幅进步。
ADI的精细模仿MCU――ADuC7026在 单芯片内集成1 MSPS、12位、多通道高功用ADC的数据收集体系以及16/32位MCU和Flash/EE存储器。其间,ADC具有多达12个单端输入通道,别的还 有4个ADC输入通道也可以和4个DAC的输出引脚复用;MCU内核是ARM7TDMI,它是一个16位/32位RISC机器,其最高功用峰值高达41 MIPS。片内集成有8KB的SRAM和62KB非易失性Flash/EE存储器。低功耗,高集成等特性,使得ADuC7026这款高精度MCU非常合适 作为无线心电图监督仪的操控中枢。
ADuC7026功用框图
七&八、飞思卡尔用于可穿戴无线医疗保健贴片的两款MCU
可穿戴型无线贴片是一款一 体化监测东西, 可丈量心率、呼吸形式和其他生命体征。该贴片适用于临床和个人医疗保健运用。贴片型医疗保健产品可添加患者的移动性和舒适性,并可将生命体征数据无线上传至云端,用于实时剖析或长时间保存记载。飞思卡尔为该运用供给了丰厚的低功耗、低本钱MCU处理计划:
Kinetis KL1x系列ARM Cortex-M0+ MCU具有超低功耗的功用,还装备了丰厚的模仿、通讯、守时和操控外设,并和依据ARM CortexTM-M4核的Kinetis K10 MCU系列兼容。
带有集成模仿前端的Kinetis K50 ARM Cortex-M4微操控器。K50微操控器具有超低功耗的规划,集成了电容式接触感应硬件等重要外设,可以满意医疗保健设备的各种要求。 除了上述特性以外,该器材还集成了支撑DSP指令、契合行业规范的高功用32位ARM Cortex-M4 CPU,隶属于一个装备32KB至1MB集成式闪存的器材系列。
Kinetis K50功用方框图
九、美信用于生命体征监测服低功耗MCU
生命体征监测服(Fit)使专业医护人员和火急想要了解本身健康状况的用户可以以低本钱频频监测各项体征目标。高度集成的监护服规划可用于丈量三导联心电图(ECG)、体温文运动状况。一切确诊东西均已集成到衬衫内部,不会影响穿戴舒适度。
该新式智能监护服集成了干电极ECG丈量技能、杂乱的信号处理技能、温度传感器、运动传感器、超低功耗微操控器及无线通讯单元,是Maxim Integrated、Clearbridge VitalSigns和Orbital Research三家公司在经历、技能、立异层面积极合作的效果。
其间,由美信推出的具有红外模块和USB 功用的16位MCU――MAXQ622,包含低功耗、高吞吐率、16位的RISC架构,128KB闪存和6KB数据SRAM,并具有超低功耗中止形式 (0.3μA,典型值)。该形式下,只要少量电路坚持供电。唤醒源包含外部中止、电源失效中止以及守时器中止。微操控器作业在1.70V至3.6V宽作业 电压规模,也可经过USB供电。
MAXQ622原理图
十、Mircochip用于电离子进入贴片设备的MCU
尼古丁贴片、防晕贴片是被群众所了解的可穿戴式产品,这类产品为新一代电子产品奠定了根底。其间,电离子进入贴片是新一代电子产品中新式的运用。
跟着电子技能及贱价、高效能MCU的开展,出产低本钱的一次性药物分配器已成为或许;许多顾客已在运用自助式电离子进入产品,可是规划人员在规划电离子进入贴片设备时面临了许多应战,其间,最大的应战在于将要害电子元件制成可穿戴式组件,该组件在运用1次后就或许被丢掉,所以,贴片电子元件有必要适当贱价。
设备有必要发生满意的电压,并在规则的一段时刻内保持特定注入剂量所需的电流,才能使药物透过皮肤完结注入。升压稳压器用于将电池的 低电压升高到满意的准位,从而让所需电流经过皮肤。可运用本钱低价的钮扣式锂电池或许碱性电池为电子贴片元件供电。要一起满意本钱和功用要求,则需求细巧又高度集成的 MCU。
Microchip的8位MCU――PIC12F1822 就可用于这种设备,其具有内部10位ADC、固定参阅电压、比较器、PWM、硬件计时器和EEPROM,可满意规划的集成要求。固定参阅电压可消 除对稳压器或外部参阅电压源的需求,并使规划坚持在8接脚MCU领域内,以下降本钱并缩小电路板尺度。