可穿戴医疗是最受业内人士青睐的可穿戴设备应用。
随着互联网技术应用范围的扩大,智慧医疗将逐渐走进人们的生活。
然而,可穿戴医疗设备的设计仍然存在许多技术问题。
如何实现设备的低功耗、便携性和稳定性仍然是技术人员需要解决的首要问题。
MCU完全可以满足大多数可穿戴设备的需求。
此外,最新的MCU可以将大部分功能集成在单个芯片中,这对于降低可穿戴设备的整体尺寸和BOM成本发挥着重要作用。
可以说,MCU直接决定了设备的整体性能。
鉴于此,笔者专门集成了10款主流可穿戴医疗MCU(排名不分先后)。
1。
TI MSPFG47x 是可穿戴医疗护理的理想选择。
德州仪器 (TI) 致力于为未来医疗电子领域带来革命性变革,提高医疗设备的质量和易用性。
TI 正在努力推动创新型医疗电子设备的创新,不断提高灵活性和易用性,并努力降低成本。
TI MSPFG47x超低功耗微处理器(MCU)产品系列完全满足工程师对低功耗和高性能的要求。
以及对具有针对性外设集成等功能的MCU的需求,帮助他们快速高效地开发具有可靠性、便利性和低成本等优势的医疗设备。
FG47x MCU 可实现完整信号链的片上集成,从而降低设计复杂性并显着节省空间和成本。
这些设备将帮助开发人员提高医疗服务质量和血糖仪、数字身体手表、脉搏血氧计和血压/心率监测器等产品的易用性。
MSPFG47x的主要特性和优点·片上集成了完整的信号链,包括两个可配置运算放大器、12位模数转换器(DAC)、比较器和16位模数转换器(ADC),不仅可以减少电路板空间和物料成本,还可以加快产品上市进程; 16位Σ型ADC可满足高分辨率信号转换的应用需求;支持对比度控制的段式液晶驱动器,可实现便捷的诊断显示; ·提供多种内存选择:最高60KB闪存和2KB RAM,可充分满足便捷可编程性的需求; ·MSPMCU超低功耗提高便携性,电池寿命长达20年以上; ·MSPMCU集成的智能外设提供高性能,并在非工作状态下实现零功耗; ·两种封装选项可充分满足各种印刷电路板 (PCB) 尺寸要求:80 引脚 QFP 或焊球 BGA,尺寸仅为 7.1mm x 7.1mm。
FG47x 器件是 TI 针对医疗应用的多样化 MCU 产品组合的最新成员。
TI 提供全系列嵌入式处理和互补模拟解决方案,帮助设计人员创建具有更大灵活性和便利性的低成本医疗产品,改善诊断并提高易用性。
TI MCU 解决方案的超低功耗提高了便携性,并使慢性疾病的监测和治疗变得更加容易。
2。
Silicon Labs efm32 gecko 构建了超低功耗系统。
Silicon Labs非常看好物联网广阔的市场前景。
这是 Silicon Labs 致力于的领域;并有一系列针对可穿戴设备、智能家居领域的解决方案。
高品质产品不断推出。
去年年底推出了新的SoC,它将具有超低功耗,支持并集成Zigbee、蓝牙等多种协议标准,非常适合在可穿戴医疗等物联网产品中应用。
特点: · 高达 kB 闪存和 16 kB RAM 内存 · 多达 90 个 GPIO,20 mA 驱动强度 · 灵活的能源管理系统,5 种不同的能耗模式 · 硬件 AES,/bit 加密和解密 · 适用于自主操作周界反射系统· 超低功耗精密和模拟外设 · USART,具有高达 16 Mbps 的 UART 和 SPI 模式 · 低功耗 UART,具有 nA 接收模式 · 具有比较/捕获功能/计数器的 16 位定时器/计数器 Silicon Labs 的 EFM32 Gecko 32 位微控制器 ( MCU)系列包括 25 款器件,配置高达 1 kB 的闪存、8–16 kB RAM 和高达 32 MHz 的 CPU 速度。
Gecko系列基于强大的ARM Cortex-M3内核,采用创新的低能耗技术,缩短节能模式下的唤醒时间,可与多种外设配合使用。
它是电池驱动应用和其他需要高性能和低功耗的系统的理想选择。
3。
意法半导体的首款 M0+ MCU STM32L0 向对手发起挑战。
今年,ST发布了新系列的32位通用微控制器产品。
该系列产品将显着延长医疗保健设备的电池寿命。
STM32L0超低功耗系列微控制器基于32MHz ARM Cortex M0+处理器内核,内置12位模数转换器(ADC)和USB FS 2.0无晶振解决方案。
新系列STM32微控制器使客户能够实现前所未有的低功耗,集成了高能效的ARM Cortex-M0+内核、优化的架构、电源管理模式、超低功耗外设、支持节能USB功能以及独特的超低功耗。
- 低功耗制造工艺。
该产品的内部模数转换器树立了低功耗的新标准。
在ksps转换速率下,模数转换器仅消耗40μA,在1.14Msps下,功耗仅上升至μA。
新系列微控制器将处理器内核的出色能效与外设的超低功耗相结合,将降低健身追踪器和家用烟雾探测器等不可充电电池供电设备的电池更换率。
节省最终用户费用和废旧电池对环境的影响。
例如,使用不可充电纽扣电池的健身追踪器在改用STM32L0后使用寿命可达2年。
该系列微控制器的另一个主要优点是,它允许设备制造商设计具有更小的电池的最终产品,从而减小产品尺寸和价格。
例如血糖仪以及不断增加的便携式医疗仪器和健身设备。
此外,新系列产品采用意法半导体独特的CMOS制造工艺,不仅提供嵌入式EEPROM存储器,而且在25°C - °C工作温度范围内实现了业界最小的功耗变化,设定了高温环境下的新记录。
新的低功耗。
4&5。
瑞萨推出的两款适用于可穿戴血压计的MCU血压计,作为电子医疗产品的代表,近年来在很多家庭迅速普及。
随着上臂式血压计的广泛使用,能够轻松测量血压的腕式血压计的需求也不断增加,而减小设备尺寸和延长电池寿命就显得尤为必要。
此外,为了共享测量数据、随时随地检索数据,需要加强电脑或手机以及USB/蓝牙的通信功能,发展成为泛网络社会。
通过延长电池寿命或使设备小型化可以减少所需电池的数量,因此需要低功耗。
瑞萨拥有丰富的MCU产品线,其中R8CLx内置LCD低功耗8位MCU,R8C/Lx系列内置LCD驱动控制电路。
它继承了R8C/3x系列产品的许多外围功能(如多功能定时器和各种通信功能)以及0/和H8/L超低功耗的易于使用的LCD驱动控制电路系列产品。
78K0R/LX3 微控制器是 16 位微控制器。
它包括78K0R CPU核和外围功能器件,如ROM/RAM、LCD控制器/驱动器、A??/D、D/A转换器、运算放大器、多功能串行接口、多功能定时器、实时计数器和手表看门狗定时器。
78K0R/LX3功能框图 这两款MCU均内置LCD驱动控制电路,可实现低功耗并包含血压计所需的外围功能,减少了传统血压计的外部元件,进一步降低了设计复杂度。
成本。
6. ADI可穿戴无线心电监护仪精密模拟MCU传统心电监护仪通常需要携带记录监护仪并将其放置在靠近患者颈部或手腕的口袋中,而无线心电监护仪的噪音和干扰大大降低,尺寸也减小它甚至可以安装在电极的背面,提供比传统解决方案更精确的信号。
该电路价格低廉,可提供诊断质量的 1 导联 ECG 迹线,无需在驱动器腿中使用 60 Hz 陷波滤波器。
所有电路都可以佩戴在衣服下,因此患者的舒适度和隐私性大大提高。
ADI 的精密模拟 MCU - ADuC 在单芯片中集成了 1 MSPS、12 位、多通道高性能 ADC 数据采集系统、16/32 位 MCU 和 Flash/EE 存储器。
其中,ADC最多有12个单端输入通道,4个ADC输入通道还可与4个DAC的输出引脚复用; MCU核心为ARM7TDMI,是16位/32位RISC机。
其最大性能峰值高达41 MIPS。
该芯片集成了8KB SRAM 和62KB 非易失性Flash/EE 存储器。
低功耗、高集成度等特点使得ADuC这款高精度MCU非常适合作为无线心电监护仪的控制中心。
ADuC 功能框图 七和八,飞思卡尔用于可穿戴无线医疗保健贴片的两个 MCU 可穿戴无线贴片是一款一体化监测工具,可以测量心率、呼吸模式和其他生命体征。
该贴片适用于临床和个人医疗保健应用。
贴片式医疗保健产品可以提高患者的移动性和舒适度,并可以将生命体征数据无线上传到云端进行实时分析或长期记录保存。
飞思卡尔为此应用提供了丰富的低功耗、低成本MCU解决方案:Kinetis KL1x系列ARM Cortex-M0+ MCU具有超低功耗性能,配备丰富的模拟、通信、定时和控制外设,并且兼容基于 ARM CortexTM-M4 内核的 Kinetis K10 MCU 系列。
具有集成模拟前端的 Kinetis K50 ARM Cortex-M4 微控制器。
K50微控制器采用超低功耗设计,集成了电容式触摸感应硬件等重要外设,可满足医疗保健设备的各种需求。
除了上述功能外,该器件还集成了高性能、行业标准的 32 位 ARM Cortex-M4 CPU,支持 DSP 指令,并且是具有 32KB 至 1MB 集成闪存的器件系列的一部分。
Kinetis K50 功能框图 9。
Maxim针对生命体征监测服务的低功耗MCU生命体征监测服务(Fit)可以让专业医护人员和渴望了解自身健康状况的用户以低成本指标频繁监测各种体征。
这款高度集成的监测服旨在测量三导联心电图(ECG)、体温和运动状态。
所有诊断工具都集成到衬衫内部,而不会影响舒适度。
新型智能监护服集成了干电极心电测量技术、复杂信号处理技术、温度传感器、运动传感器、超低功耗微控制器和无线通信单元。
它是 Maxim Integrated、Clearbridge VitalSigns 和 Orbital Research 积累经验的成果。
技术和创新层面积极合作的结果。
其中MAXQ是Maxim推出的一款带红外模块和USB功能的16位MCU,具有低功耗、高吞吐率、16位RISC架构、KB闪存和6KB数据SRAM,并具有超低功耗停止模式(0.3μA,典型值)。
在此模式下,只有少数电路保持供电。
唤醒源包括外部中断、电源故障中断和定时器中断。
该微控制器可在 1.70V 至 3.6V 的宽工作电压范围内运行,还可以通过 USB 供电。
MAXQ原理图10.Mircochip的MCU尼古丁贴片和离子渗透贴片设备的防光晕贴片是大众熟悉的可穿戴产品。
这些产品为新一代电子产品奠定了基础。
其中,离子渗透贴片是新一代电子产品中的新兴应用。
随着电子技术和低成本、高性能MCU的发展,生产低成本的一次性配药器已成为可能;许多消费者已经在使用自助离子导入产品,但设计师仍在设计离子导入贴片。
设计设备时面临许多挑战。
其中,最大的挑战是将关键电子元件制成可穿戴元件,这些元件可能在使用一次后就被丢弃。
因此,片式电子元件的价格一定相当低廉。
该设备必须产生足够的电压并在指定的时间内维持特定注射剂量所需的电流,以便将药物通过皮肤注射。
升压调节器用于将电池的低电压提高到足够高的水平,以允许所需的电流通过皮肤。
低成本的锂纽扣电池或碱性电池可用于为电子芯片组件供电。
满足成本和功能要求需要小型、高度集成的 MCU。
Microchip的8位MCU PIC12F可用于此类器件,具有内部10位ADC、固定电压基准、比较器、PWM、硬件定时器和EEPROM,可以满足设计的集成要求。
固定参考电压无需稳压器或外部参考电压源,并将设计保持在 8 引脚 MCU 的范围内,从而降低了成本和电路板尺寸。