众所周知，近年来便携式医疗电子现已有了极大的开展而且被广泛运用。越来越多的新产品现已在市场上呈现。实效性好的能够大量出产的便是那些规划简略、功用优越的计划，这样才干确保设备本钱下降。要做到这一点，规划师需求考虑功耗、本钱、尺度、器材的FDA认证，以及其他要素。
一个典型的便携式医疗电子体系包含下面几个部分：模仿前端(用于数据收集)、扩大器和滤波器(用于信号调整)、模数转化器和传感器(用于信号收集)、按钮(用于承受用户的反应)、单片机(履行算法)，以及各式各样的接口，如LCD显现器，USB端口等等。传统规划需求把一切需求的部件都放到PCB上。这种办法添加了整个体系的BOM、PCB复杂性和规划周期。运用分立器材也不利于IP维护，由于它能够很简略拷贝。
便携式医疗设备规划和出产也受食物和药品办理局(FDA)操控。这意味着他们的规划与出产有必要遵从精确进程归档，功用有必要严厉满意文档要求，有必要经过开发测验、量产测验和现场运用。一个国家食物药品监督办理局要求医疗器械中运用的器材在接下来的5年有必要能供货。这就影响开发者削减全体器材数目以便FDA认证更简略。
图1 血压监护仪传统规划计划
图1和2给出了一个典型的血压监护仪(BPM)和一种非接触式的数字温度计运用传统规划的计划架构。
图2 非接触式数字温度计传统规划计划
传统计划
一个典型的血压监护仪运用压差传感器丈量袖口或手臂的压力。这个传感器是作为输出的，只要几十微伏(30µV~50µV)，输出压力信号需求运用高增益扩大器扩大，然后到达杰出的共模抑制比(CMRR)。一般增益和共模抑制比需求别离到达约150和100分贝。压力信号的脉冲振动的频率在 0.3Hz~11Hz之间，振幅约为数百微伏。这类振动能够经过200增益和截止频率在0.3Hz~11Hz的带通滤波器提取出来。速度为50赫兹的10 位ADC是用来把压力传感器和振动信号数字化。两个计时器是用来核算心跳以及施行安全定时器的功用。安全定时器用来调理压力在某一段时刻内保持在方针手臂。安全定时器是AAMI规范中安全规矩的一部分。一个单片机内核运用各种算法核算其缩短压、舒张压压力值。PWM电机驱动来进行袖带的胀大和缩短。
一个典型的非接触式数字测温计选用传感器(或许说是温差电偶热电偶)，由热偶(用来丈量热电偶温度)和热敏电阻(用来丈量环境温度)组成微型机械嵌入式薄膜。热电偶依据节点间的压差发生直流电压。热电偶的输出保持在几微伏。热电偶信号经过一种低噪声精细扩大器进行了扩大。由一个热敏电阻和一个外部精细电压调理器构成了电压分压器。这个分压器用来转化热敏电阻电压的改动对温度的改动。热电偶和热敏电阻的电压用于核算热电偶和环境温度。经过传感器厂家给的公式或许预存的查找表得到电压，然后得到温度。环境温度加上热电偶温度得到便是终究的温度丈量值。
当然，在上述的运用中，还需求其他外围电路，例如字段LCD驱动、实时时钟RTC，按钮、EEPROM和USB。
单片机外部的器材，比方传感器、模数转化器、LCD驱动/操控器、USB操控器、滤波器，以及扩大器都是外围器材。这些器材能够经过通用输入输出端口 GPIO或专门的引脚连接到单片机。外部别离器材越多，规划者有必要考虑的局限性和束缚就越多，例如器材清单办理，多层PCB的复杂性，完成每个器材的 FDA认证，添加规划/开发时刻，不利于模仿IP维护等等。
根据片上体系的计划
今日的片上体系(SoC)结构的规划为便携式医疗电子设备供给了一种新的思路。运用片上体系规划能够带来很多的附加价值。图3和图4的规划描绘了血压监测和非接触式数字温度计运用片上体系结构的完成计划。
图3 运用片上体系的血压监测计划
运用根据片上体系的血压监测设备能够简化规划，到达更好的作用。片上体系能够集成规划所需的高增益扩大器。振动脉冲能够经过集成的模仿/数字过滤器来提取。片上体系里边的模数转化器ADC能够用来数字化数据。集成的CPU核能够供给处理才能来处理所需的先进的进程算法。这个器材还能够集成字段LCD驱动(用于显现)、EERPROM(数据日志)、实时时钟(时刻符号)、全速USB(作为PC接口)、直接存储器存取DMA(与CPU数据交换)和电容感应按键(能够替代机械按键)。片上体系中的定时器能够用来核算出心率和处理安全功用，集成的脉宽调制器PWM能够用来操控电机。片上体系还能够作业在共同的宽作业电压下而且能够到达较低的功耗，这个特色正是电池驱动设备的抱负特性。
图4 运用片上体系的非接触式数字温度计计划
关于红外测温仪，片上体系也集成了所需的扩大器以及模数转化器(检测微伏改动)。片上体系内部的精细参阅电压为传感器供给了安稳的、精确的参阅。片上体系还集成了其他功用，包含字段LCD驱动、EEPROM、实时时钟RTC、USB接口、电容感应等等。
如上所述，片上体系集成了便携式医疗电子运用所需的大部分外围器材。这不仅能够削减外部器材，还能够维护模仿IP，由于他把大部分模仿器材都整合到了芯片里边。而且，更少的器材还意味着能够简化PCB，缩短规划时刻，然后更快的投放市场。芯片里边的不同外围器材的电源能够独自设为不同的形式，因而体系电源办理变得更简略、更有用。片上体系芯片还能够动态重构，这也下降了本钱和时刻，而且有利于从头规划或改动规划。最重要的是，运用片上体系结构简化了器材清单，这使FDA认证更简略。便携式医疗电子设备一切类型——血糖测定仪、血压计、便携式心电图设备等，都能够运用这种办法完成。
举例说明，赛普拉斯的PSoC产品(可编程片上体系)可用于度身定制手持运用设备(如血压监控器、血糖测定仪和脉冲血氧定量计)。PSoC3/5整合了8051 / ARM cortex M3核(能够作业在33 MIPS和100 DMIPS)、扩大器、专用的数字滤波模块、可装备的Delta Sigma 模数转化器、 能够驱动736个字段LCD驱动、电容式接触感应按钮和挨近检测、2KB的EEPROM、全速USB 2.0和许多其它的功用，然后真实到达了单芯片解决计划的意图。以上这些，再加上PSoC Creator集成开发环境(现已预制了每个功用的可编程IP模块，供给了所需的悉数规划东西)，这使得产品规划者能够为所欲为对自己的产品进行编程，然后能够缩短规划周期。
整体来说，运用片上体系能够使便携式医疗电子规划更简略，能够维护知识产权，能够供给新颖共同的办法来使功用更个性化，能够使FDA认证更简略。
