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瞄准医疗电子 聚合管理器三大计划应运而生

引言 慢性病发病率的不断增加以及对控制医疗费用和老龄化人口需求的不断增长,使网络医疗技术变得越来越重要。康体佳 (Continua) 聚合管理器 (Aggre

导言

慢性病发病率的不断添加以及对操控医疗费用和老龄化人口需求的不断添加,使网络医疗技能变得越来越重要。康体佳 (Continua) 聚合办理器 (Aggregation manager) (AM) 将成为网络医疗体系的一个根本组成部分,然后使很多个人医疗设备能够把数据记载为长途电子病例(EHR),用于家庭和临床确诊。这种聚合办理器能够经过手机、个人计算机或许专用设备来完成。

本文为您介绍三种聚合办理器体系处理计划,其包含高功用数字可视接口(DVI)聚合办理器(由硬件加快高分辨率[HD]音频/可视[AV]编解码器和3-D加快用户界面[UI]组成)、一个低本钱DVI聚合办理器(由根据软件的规范分辨率[SD]AV编解码器组成)和一个低功耗聚合办理器(支撑根据软件的音频编解码器)。

康体佳互操作性

康体佳健康联盟(Continua Health Alliance)由很多医疗设备的原始设备制造商(OEM)、服务供货商和硅供货商组成,共同为个人医疗设备和聚合办理器(AM)供给互操作性辅导准则。虽然该准则的1.0版别指定蓝牙®和通用串行总线(USB)作为规范接口,可是未来的互操作性准则版别将包含低功耗蓝牙®(BLE)和ZigBee,别离作为低功耗个人局域网(PAN)和局域网(LAN)接口。

OEM厂商现在组合运用以太网、Wi-Fi和蜂窝接口,例如:AM广域网(WAN)接口的GSM等。要想成为一个经过康体佳认证的AM,设备有必要集成至少一个PAN或许低功耗LAN接口和一个WAN或许互联网协议接口。因为许多厂商期望与尽可能多的通用设备完成互操作性,因而通常会集成多个低功耗LAN/PAN和WAN接口。

康体佳AM能够有各种不同的外形。在一些情况下,它能够是一台个人计算机或许一部移动电话。在其他一些情况下,它或许是一台衔接现有显现器或许集成显现器的媒体设备。运用低功耗形状系数时,AM还能够为一个低功耗、穿戴式设备。因为许多厂商都挑选施行媒体中心设备和低功耗可穿戴设备,因而本文将为您介绍媒体中心AM和低功耗AM预集成规划。

图1 医疗生态AM(数据来历:康体佳概略介绍)

DIV聚合办理器媒体处理器

TI 的DVI AM媒体处理器是一种根据ARM®Cortex™-A8的架构,可供给音频、摄像头和视频媒体接口。期望完成HD视频流传输的设备厂商应该运用TI的OMAP3530媒体处理器,因为它集成了一个HD视频加快器。不需要HD(720p)视频流传输的设备厂商应该运用更低本钱的AM3517,它支撑DVI的HD(720p/1080i),但没有集成HD视频加快器。两种媒体处理器都运用最新的Linux版别(可支撑Ubuntu/Android UI),而且具有代码兼容性。

期望取得高达全HD 1080p的更高视频功用的设备厂商应运用OMPA4430处理器,其为一种ARM Cortex-A9双核处理器。

HD视频流传输

OMAP3530高功用、低功耗移动运用处理器集成了ARM Cortex-A8处理器,选用TI的C64X+™DSP硬件加快视频处理器和相关外围器材。

OMAP35x评价模块包含开源Linux和驱动器,并顺便Code Sourcery东西和数字视频软件开发东西套件(DVSDK)。DVSDK中还包含整套简略易用的音频和视频编解码器,用于运用TI DaVinci™技能的硬件加快视频处理器。这些编解码器与Linux和网络外围器材一同预集成,支撑实时720p视频流传输。SD编解码器由TI免费供给,而HD编解码器则由TI的第三方网络供给。

OMPA4430处理器集成ARM Cortex-A9双核处理器和一个硬件加快视频处理器。它支撑全HD 1080p视频流传输(或许720p双向视频运程会议)以及其他丰厚的多媒体功用。

低功耗聚合办理器处理器

关于低功耗/本钱规划而言,能够运用TI的Stellaris®ARM Cortex-M3型微操控器。除一些同步接口(包含Ethernet MAC/PHY和USB On-The-Go)以外,LM3S9B96开发东西套件还添加了几种特性,用于进步全体用户体会,例如:运用电阻式触控界面的3.5英寸五颜六色QVGA LCD、一个拨轮式电位计(用于菜单导航)、用户LED和按钮、MicroSD卡插槽以及1MB的串行闪存等。LM3S9B96开发东西套件具有一个扩展板,它能够运用TI的CC2530 ZigBee SoC、CC2540低功耗蓝牙SoC和CC2570 ANT网络处理器(NWP)。

东西套件的软件东西套件选项包含:

1. 评价版ARM RealView微操控器开发东西套件

2. 入门版IAR嵌入式作业台

3. CodeRed技能的赤色套件

4. CodeSourcerySourcery G++ GNU 东西

除LM3S9B96微操控器中包含的根据ROM的SafeRTOS以外,RTOS演示还包含:

1. FreeRTOS.org

2. µC/Probe嵌入式体系监控MicriumµC/OS-II

3. Express LogicThreadX

4. CMX体系CMX-RTX

5. Keil RTX

6. IAR PowerPac

7. SEGGER embOS

8. Quadros RTXC

9. MicroDigital的SMX

10. RoweBot的Unison超微嵌入式 Linux和POSIX兼容RTOS

11. SCIOPTA的安全要害运用实时操作体系

聚合办理器网络接入

TI的AM参阅规划包含两个康体佳WAN接口(以太网和Wi-Fi)、一个低功耗LAN接口(ZigBee)和四个PAN接口(USB、蓝牙、低功耗蓝牙和ANT)。

Wi-Fi

TI的WiLink™6.0 (WL127x)处理计划是一款高集成度、65纳米计划,它在一颗真实含义的单片上集成了WLAN、蓝牙和FM内核。WiLink 6.0处理计划支撑许多最新的规范,包含802.11 a/b/g/n和各种蓝牙技能。它专为一些要求低功耗、安稳网络接入的移动设备而规划,例如:智能手机和其他电池供电型设备。

WiLink 6.0运用一个外置现货开关式电源(SMPS)和前端组件。该前端组件包含一个PA、一个换衡器(balun)和一个三向射频开关。

TI的WiLink 6.0处理计划是一种三重无线电规划,它运用一些特别技能来战胜无线电共存应战。在集成WLAN和蓝牙时需特别注意,因为两种技能都作业在同一个频段。一套专有算法处理了这个问题,用于在WLAN和蓝牙之间共用一个天线,然后完成2.4GHz频段传输。

在移动设备中,全体处理计划的体积有时会成为一个要害因素。因为WiLink 6.0处理计划(内核器材)的体积较小,因而整体积小于80mm。

图2 WiLink™ 6.0处理计划结构图

WiLink 6.0处理计划顺便一整套软件包,用于开发和集成设备中心功用。该软件包被称作MCP(移动网络接入包),其包含该产品运转所需的全部相关软件内容。

WLAN驱动器和该软件包一同完成很多的功用,包含多任务支撑(STA、AP、P2P)和相关衔接办理活泼性、安全(客户端接口)、服务质量、经过终端用户运用程序外部钩完成扫描和周游支撑。

TI经过LS研讨运用经过彻底认证的组件供给WL127x。TiWi组件是一种高性价比、体积预先经过认证的高功用2.4GHz IEEE 802.11 a/b/g/n和蓝牙2.1+EDR无线模块。

图3 WL1271组件

该组件经过一个SDIO/WSPI接口与一颗主处理器一同协同作业,完成必要的PHY/MAC层,以支撑WLAN运用。该组件还经过HCI传输层供给一个蓝牙渠道。WLAN和蓝牙均共用相同的天线端口。

蓝牙技能

WL1271上的蓝牙接口支撑蓝牙1.2(1Mbps)和蓝牙2.0+EDR(2-3Mbps)。该器材运用开源Blue-Z栈,其为OMAP3530处理器和AM3517 Linux根本端口的组成部分。图4显现了一个规范的蓝牙栈。

康体佳PAN接口要求一种被称作HDP(健康设备特点文件)的新特点文件,其现在可经过开源集成。这种特点文件建立在一个被称作MCAP的附加笼统层上。因为蓝牙开始并非为低本钱的扣子电池运用所规划,因而蓝牙技能联盟(Bluetooth SIG)推出了一种新的版别,即低功耗蓝牙(BLE)。

图4 规范蓝牙®栈

低功耗蓝牙技能

与一般蓝牙技能不同,低功耗蓝牙技能是一种无衔接式协议。这极大地下降了无线电作业的时刻,适用于那些要求超低本钱、低功耗无线网络接入的运用。低功耗蓝牙技能把蓝牙技能面向很多的新式商场,包含医疗、体育和健身、安全、移动和个人计算机配件以及家庭文娱等。

低功耗蓝牙技能将被集成到现有的蓝牙芯片中(称作双模支撑),别的也可作为单一低功耗处理计划(单模)来独自运用。在许多(并非悉数)运用情况下,双模器材会被集成到手机、个人计算机、轿车或许其他功耗约束要求不高的设备中,这些设备能够是现已运用了蓝牙技能或许期望添加蓝牙支撑的设备。

这些设备可支撑现有蓝牙生态体系(例如:支撑无线耳机的手机等),运用双模支撑,还可答应“衔接”单模低功耗传感器和设备。

单模芯片会被集成到一些有功耗约束的设备中,例如:作业时刻长达一年以上的扣子电池型设备,认为各种商场和低功耗射频运用供给支撑。

作为低功耗蓝牙技能范畴的一个贡献者和领导者,在规范终究同意今后不久,TI便于2010年发布了单模和双模芯片。

TI的BLE单模处理计划CC2540经过优化,可为低功耗蓝牙技能供给支撑。CC2540具有高达+5-dBm的输出功率以及- 93-dBm的接纳灵敏度,具有灵敏的内存选项,而且具有很多可被支撑的外围器材,包含一个功率五通道DMA、21 GPIO、两个USART、全速USB 2.0、板上AES加密/解密引擎和计时器。CC2540是一款40引脚6 x 6 QFN处理计划,而且为闪存可编程。

作为一个整套处理计划的供货商,TI不仅仅具有硬件,而且为单模低功耗蓝牙技能供给彻底兼容的软件协议栈,包含主从及全部要求的特点文件功用。这种栈经过功耗优化,可完成全部运用的最佳功用,它包含各种东西、示例运用代码、特点文件支撑、驱动器、开发板、文档以及轻松开发单模低功耗蓝牙处理计划所需的其他全部全部。

ZigBee接口

ZigBee医疗产品将会用于各种场景,包含家中或许私家门诊部、安康中心、白叟社区和疗养院等。康体佳联盟挑选ZigBee是因为,ZigBee技能面向低功耗、电池供电型设备。低功耗传感和监控是802.15.4无线电的最佳运用场合,其功耗更低,而且为医疗设备供给更长的电池运用时刻。

ZigBee医疗保健(ZHC)技能作业组为前期运用者发布了ZHC运用规范。该规范在不同厂商之间完成了互操作性。这种稳健特性让其能够与其他无线电协议共存,并供给安全、低包错误率的数据传输。

TI经过CC2530或许CC2520/MSP430™开发东西套件供给一站式硬件参阅规划和软件。关于那些不期望规划和认证自有无线电渠道的客户来说,TI为他们引荐一些供给具有完好天线和软件的FCC认证ZigBee模块的组件合作伙伴。

图5 ZigBee的三条途径

图6 CC2530 ZigBee片上体系结构图

USB

AM媒体和低功耗处理器都集成了一个USB主机,可支撑多达三个客户端。TI将向感兴趣的客户供给PHDC规范的代码。PHDC规范(如图7所示)是康体佳栈的根本组成部分。要求的IEEE-11073层能够经过与合作伙伴一同协作来完成,例如:S3或许Lamprey Networks等。

图7 医疗设备规范

ANT

与低功耗蓝牙技能相同,ANT是一种无衔接协议。ANT现已存在一段时刻了,而且在今日的商场上也有许多产品,特别是在运动和健身范畴。ANT由一个私有公司的小型团队开发,而非很多公司组成的联合体。ANT栈十分紧凑、可扩展、灵敏、专心,并在商场中开展老练,今日依然有数以百万计的设备在运用。

ANT+对ANT进行了扩展,意图是经过成员界说公共规范(利益相关者调整之后6个月内发布)支撑互操作性。作为一种专有协议,ANT专心于一些详细的处理计划,旨在下降功耗和复杂度。虽然ANT现在并未取得康体佳认证,可是TI供给的ANT处理计划能够完成与商场中现有医疗设备的互操作性,一同也为未来引脚兼容的低功耗蓝牙设备供给支撑。

ANT现在支撑如下规范:

1. 心率监视器

2. 速度与间隔监控器

3. 自行车速度

4. 自行车骑行节奏

5. 自行车功率

6. 称量分量

7. 健身设备

8. 多种运动速度与间隔监控器

9. 血压

10. 血糖(初期测试版)

11. 热量计规范(预览版)

12. 电动自行车辅佐(预览版)

功率办理

依照规划,同OMAP35x器材一同作业的TPS65950模仿芯片,其包含降压转化器、低压降稳压器(LDO)、充电模块、具有数字滤波器的完好音频模块、输入放大器以及输出D级放大器。TPS65950 IC具有一些额定功用,例如:高速USB物理层(PHY)收发器等。它的功用包含:

a. 体系时钟办理器

-经过晶体或许外部正弦波发生一个32kHz时钟,向整个体系供给一个矩形数字波形。

-搜集来自体系的全部高频时钟恳求,并将需求提交至体系时钟源。

-缓冲来自源的高频时钟,并向整个适用体系供给矩形数字波形。

b. 上电与重置办理

-按钮去颤动发动状况机(主机装备)。

-操控OMAP3530处理器的重置开释。

-OMAP3530处理器或许用户宣布指令时操控热重置过程。

-可操控辅佐子体系的上电序列。

c. 电源办理

-集成数个电源(DC/DC、SMPS或许LDO类型),以满意电流和电压方面的体系需求。

-处理器功率伴侣功用,为OMAP3530处理器供给全部要求的电源和电源办理功用(动态电压调理,即SmartReflex™技能)。SmartReflex技能经过一个专用高速跨集成电路(I2C)链接。

-能够操控额定功率资源(外部LDO)激活。

d. 体系办理

运用高速I2C装备接口,可经过寄存器拜访完成TPS65950作业和状况形式的彻底可装备。别的,TPS65950可完成:

-可路由至一个或两个方针的数个功用性中止。

-经过软件或许硬件恳求的模数转化,完成内部和外部信号监控。

-安全的软件拜访协议,完成数字版权办理。

模仿

TFP410是一款DVI 1.0规范数字发射器,其支撑许多显现分辨率,从VGA到24位、真五颜六色像素格局的UXGA。这种通用接口的长处包含可选总线宽度、可调理信号电平缓差分及单端时钟频率。1.1V到1.8V可调理数字接口供给一条低EMI、高速总线,其与12位或许24位接口无缝衔接。

当LCD显现器用于体系时,应考虑LCD功耗、LED背光和触摸屏操控器。TSC2046是一种带有片上2.5V基准电压的四线触摸屏操控器,它能够用于辅佐输入、电池监控和温度丈量形式。TPS61042是一种具有恒流输出的高频增压转化器,其驱动LCD背光的白色LED。

DVI聚合办理器体系

图8 DVI AM结构图

DVI AM首要IC组件

低功耗聚合办理器体系

图9 低功耗AM结构图

低功耗AM首要IC组件

——本文选自本站网2月《可穿戴技能特刊》“Change the world”栏目,转载请注明出处,违者必究!

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