datasheet

AVNET安富利

文章数:281 被阅读:135399

账号入驻

这是块智能手表?不,这是健康可穿戴开发平台

2019-01-03
    阅读数:

根据IDG发布的《中国可穿戴设备市场季度跟踪报告》,2018年第一季度中国可穿戴设备市场出货量为1200万台,同比增长15.9%。虽然这个数字和前两年可穿戴市场最火爆时相比少了些锐气,但是没有人会怀疑这个领域蕴含的巨大潜力。


特别是在撇开发展初期的泡沫之后,可穿戴市场这正逐渐向着更加细分的垂直领域渗透,健康医疗可穿戴就是一个重要的方向。有数据数据显示,全球穿戴医疗设备市场规模方面将从2016年的53.1亿美元,增加至2021年的121.4亿美元,年复合增长率为18.0%。



不过,对于置身于可穿戴健康医疗设备研发的开发者来说,其注定会面临一个挑战——专业的垂直市场更加碎片化,很难形成一个类似通用智能手表、运动手环那样的爆款单品,如何能够摊薄前期的研发费用,规避风险,是一个必须考量的问题。


想要解决这一问题,一个可行的方法就是“平台化”,即使用一个统一的开发平台去适应一类应用的开发需要,这个开发平台既需要有广泛的功能覆盖,还要有前瞻的可扩展性。


今天我们给大家介绍的,就是这样一款开发平台——Maxim Integrated推出的MAXREFDES101#健康可穿戴传感器平台。

 

图1,Maxim推出的MAXREFDES101#健康可穿戴传感器平台(图片来源:Maxim Integrated)


MAXREFDES101#是之前Maxim推出的健康传感器平台MAXREFDES100#的升级版,各方面的功能表现更为完善。该开发平台以一个腕表的形式呈现(如图1),内含多种生物体征传感器以及运动传感器,加上主控微控制器、电源管理器件就构成了一个完整的健康可穿戴系统。同时它可通过Bluetooth将算法输出和原始数据传输到Android app或PC GUI中,用于演示、评估和定制开发,为开发者提供了一个功能完整的开发平台。

 

图2,MAXREFDES101#健康可穿戴传感器系统框图(图片来源:Maxim Integrated)


从MAXREFDES101#开发平台的系统框图中(图2)可以看到,平台硬件架构分为两部分:控制器电路板传感器电路板


控制器电路板


左边的控制器电路板,主要负责系统主控、电源管理以及无线数据通信的功能。在其中Maxim贡献了两个关键的器件:


MAX32630微控制器:该MCU属于Maxim的DARWIN低功耗微控制器家族中的一员,内置Arm Cortex-M4 FPU CPU内核,并具有灵活的电源模式、智能外设管理单元(PMU)、动态时钟门控和固件控制功率门控等低功耗特性。器件中SPI、UART、I2C、1-Wire、USB等接口也一应俱全,还提供硬件AES引擎。可以说,这款MCU在满足可穿戴低功耗特性的同时,完全能够胜任必要的计算和控制工作。



MAX20303电源管理IC:这是一个高度集成、可编程电源管理方案,专门用于超低功耗可穿戴应用。它内置了一组灵活的电源优化电压调节器——包括多个降压、升压、升/降压和线性调节器——每个调节器的静态电流典型值仅为1µA,低功耗表现十分出色。该器件中还集成了完备的电池管理功能;包括三个用于指示或背光照明的集成LED电流驱动器;带有自动谐振跟踪的ERM/LRA驱动器提供精良的触觉反馈……所以只需这样一颗芯片,就可以完成可穿戴主流应用所需的电源管理任务。


此外,主控板上还集成了BOCSH的6轴加速度计和陀螺仪和气压传感器,以及Cypress的BLE低功耗蓝牙通信模块。与上述的微控制器和电源管理单元整合在一起,基本上形成了一个完整的主控+运动监测系统。

 

图3,MAXREFDES101#中的微控制器电路板(图片来源:Maxim Integrated)


传感器电路板


MAXREFDES101#系统框图右边的是传感器电路板,健康相关的生物特征感测工作就是在此完成。电路板上几个核心的传感器包括:


ECG传感器:Maxim开发的MAX30001是用于可穿戴设备、包括生物电势和生物电阻抗 (BioZ) 的模拟前端 (AFE) 方案。该器件具有一个单路生物电势通道,提供心电图 (ECG) 波形、心率和起搏信号沿检测;另一个单路生物电阻抗通道能够测量呼吸。MAX30001出色的性能使其非常适合医疗临床和健身等高性能应用,而其超低功耗的表现,也让电池供电的可穿戴设备使用起来毫无压力。


体温传感器:MAX30205温度传感器同样来自Maxim,它利用高分辨率、Σ-Δ、模/数转换器 (ADC) 将温度测量值转换为数字形式,精度满足ASTM E1112的临床测温仪技术规范。MAX30205的2.7V至3.3V供电电压、600µA低供电电流、锁定保护I2C兼容接口等特性,也使其很适合应有在可穿戴健身和医疗应用中。



PPG传感器:PPG是利用光电容积描记技术进行人体运动心率的检测的方法,属于红外无损检测技术,在生物医学中应用广泛。Maxim的MAX86140为PPG检测提供了超低功耗、高集成、使用简单灵活的光学数据采集系统。在发送器侧,MAX86140有3个可编程高电流LED驱动器,并可配置为驱动6个LED;在接收器侧,MAX86140有一个低噪声信号调理模拟前端(AFE)。该器件具有领先的环境光抑制能力,适用于较宽范围的各种光检测应用。


值得一提的是,MAX86140感测到的信号并非直接传输给微控制器电路板上的主控MCU,而是传递个一个传感器中枢器件MAX32664做处理,该传感器中枢内置算法,可对来自MAX86140的数据进行处理,而无需主控MCU的参与,这样就可以确保将整个系统功耗都控制在较低的水平,这也是可穿戴产品一个常用的低功耗策略。

 

图4,MAXREFDES101#中的传感器电路板(图片来源:Maxim Integrated)


可以看到,MAXREFDES101#这样一个平台,既可以帮助开发者评估相关可穿戴芯片方案的性能,也可以加速其可穿戴产品概念的验证过程,可以大大简化健身、健康和医疗临床可穿戴产品的开发流程。有了这样的硬件平台,再辅以配套的软件开发平台,就可以构成一个完整的开发平台体系,让开发者获得事半功倍的体验。

 

图5,MAXREFDES101#方案剖视图(图片来源:Maxim Integrated)


往期相关文章回顾:

在可穿戴市场等拐点?先让你的产品“拐”个弯儿吧

小议2017可穿戴产品需要修炼的四个技术内功

科技宅vs.邻家妹?其实我们想说的是VR vs. AR


安富利

获取更多精彩内容

About Us 关于我们 客户服务 联系方式 器件索引 网站地图 最新更新 手机版

站点相关: TI培训

北京市海淀区知春路23号集成电路设计园量子银座1305 电话:(010)82350740 邮编:100191

电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2018 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved