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个人健康设备的蓝牙BLE解决方案

电子设计 2019-01-29 08:16 次阅读

虽然专有的ANT协议在为健康和健身设备提供低功耗通信框架方面起到了领先作用,但蓝牙低功耗(BLE)已成为一种极具吸引力的替代方案。除了低功耗要求外,BLE设计还允许工程师利用市场上大量安装的蓝牙设备来创建新的复杂应用。对于工程师而言,BLE的实施既可以从BlueRadios,Panasonic和RFM等供应商处下载基于模块的解决方案,也可以部署基于CSR和德州仪器的BLE IC的定制解决方案。

半导体制造商还可以将IC中的BLE和经典蓝牙功能结合起来,创建双模式或所谓的“蓝牙智能就绪”解决方案,为低功耗无线设备提供前端解决方案。事实上,蓝牙智能就绪消费产品(包括第三代iPad和几乎所有新智能手机)的快速普及为单模BLE启用提供了基础 - 也称为蓝牙智能设备。公司只需开发合适的应用程序,即可使用低功耗BLE设备传输的实时数据,将智能手机变成基站,用于实时健康监测和健身管理系统。

BLE标准专门用于降低功耗。使用无连接协议,BLE设备建立非常快速的连接,并使用快速突发在每次连接期间传输少量数据(图1)。最大功耗为几毫安,典型待机功耗在微安范围内。此外,BLE设备可以进入睡眠模式并快速重新唤醒以完成这些快速突发活动。结果是低功耗通信解决方案,消耗了经典蓝牙设计所需功率的大约10%。结果,诸如心率监测器(HRM)或其他健康设备中常用的纽扣电池可以为BLE外围设备供电数月甚至数年。

个人健康设备的蓝牙BLE解决方案

图1:典型的BLE连接事件包括一系列快速突发活动。对于比例,唤醒阶段需要不到500μs,此处显示的完整事件持续约2.3 ms。 (德州仪器公司提供。)

体育和健身市场很可能是第一个利用BLE在HRM,计步器等应用中的优势的市场。在典型的健康和健身设备(例如HRM)中(图2),电极测量与每次心跳相关的皮肤表面上的电位的微小变化。所产生的信号由诸如飞思卡尔MC9S08JM60的MCU放大,滤波和处理,其使用蓝牙无线电来发送包括每分钟节拍甚至原始波迹的数据突发。在接收器方面,智能手机应用程序将显示结果以及其他健身相关结果的计算值,例如估计的卡路里,氧气消耗等。

个人健康设备的蓝牙BLE解决方案

图2:在典型的心率监测器中,MCU处理心率信号,检测为皮肤表面电极上的小电位变化,并通过蓝牙无线电传输数据。 (由飞思卡尔半导体公司提供。)

工程师可以利用BlueRadios,Panasonic和RFM提供的模块提供的插入式BLE解决方案,或CSR和德州仪器的IC。 BlueRadios提供其BR-LE4.0-S2A模块作为完整解决方案,包括支持Apple的iPhone 4s(iOS)和Android平台的智能手机应用程序。工程师可以使用文本字符串或嵌入在提供的C库上构建的自定义代码来配置和控制无线电调制解调器。对于编程,模块支持无线固件更新以及通过双线UART接口进行通信。

提供软件可调节的发射器功率,模块仅消耗22 mA(Tx)和18 mA(Rx)。在空闲模式下,模块仅需0.22 mA,在深度睡眠模式(带定时器)期间仅消耗0.4μA电流。 BR-LE4.0-S2A模块有三种型号 - 带有U.FL连接器,带或不带RF芯片天线。

对于需要多模功能的应用,工程师可以利用Panasonic和RFM的模块。 Panasonic提供专为Smart-Ready应用而设计的双模模块。 Panasonic ENW-89823A2JF基于德州仪器CC2564蓝牙IC,是该公司PAN1316/1326 RF模块系列的成员。该模块在全无线电吞吐量下仅消耗33 mA,具有双模式操作,提供经典蓝牙和蓝牙低功耗连接。 PAN1326为基本PAN1316配置添加了天线。

RFM WLS1273L在单个模块中结合了Wi-Fi和双模蓝牙支持,仅需35 mA电源电流。该模块具有802.11a/b/g/n Wi-Fi连接,以及1.5级蓝牙4.0 + EDR和BLE模式。 DC/DC转换器确保模块可以采用单电源供电(3.0-4.2 V)。

单芯片解决方案

除了这些模块外,CSR和TI提供的IC还可提供单模BLE要求的解决方案。 CSR1000 IC是CSR的uEnergy蓝牙平台的成员。 CSR1000专为紧凑型设计(如HRM,计步器和其他个人设备)而设计,结合了片上ADC,PWM,12个可编程IO-s,看门狗定时器,64 KB RAM,64 KB ROM和其他功能。采用32引脚5 x 5 mm QFN封装。该器件具有+8 dBm最大Tx输出功率和-92 dBm Rx灵敏度。在休眠模式下,CSR1000要求低于0.6μA。

德州仪器(TI)CC2540 SoC旨在简化低功耗BLE连接设计,仅需少量外部元件即可提供完整的BLE实现(图3)。该器件采用6 x 6 mm QFN40封装,需要24 mA(Tx)和19.6 mA(Rx),并支持多种睡眠模式。在最深度睡眠模式下,外部中断保持启用状态,器件仅需0.4μA。

个人健康设备的蓝牙BLE解决方案

图3:除了一些去耦电容(现在显示)外,德州仪器(TI)CC2540 SoC仅需几个外部元件即可实现完整的BLE设计。

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SN74ABT827 具有三态输出的 10 位缓冲器/驱动器

这些10位缓冲器或总线驱动器为宽数据路径或带有奇偶校验的总线提供高性能总线接口。 3态控制门是一个2输入与门,具有低电平有效输入,因此,如果输出使能(OE1 \或OE2)输入为高电平,则所有10个输出都处于高阻态。 'ABT827在输出端提供真实数据。 当VCC介于0和2.1 V之间时,器件在上电或断电期间处于高阻态。但是,为了确保2.1 V以上的高阻态,OE \应通过上拉电阻连接到VCC;电阻的最小值由驱动器的电流吸收能力决定。 SN54ABT827的特点是在-55°C至125°C的整个军用温度范围内工作。 SN74ABT827的工作温度范围为-40°C至85°C。 特性 最先进的EPIC -IIBBiCMOS设计显着降低功耗 流通式架构优化PCB布局 每个JEDEC标准JESD-17的闩锁性能超过500 mA 典型V < sub> OLP (输出接地反弹)&lt; 1 V VCC= 5 V,TA= 25°C 上电和断电期间的高阻状态 高驱动输出(-32-mA IOH,64-mA IOL) 封装选项包括塑料小外形...
发表于 10-15 16:03 93次 阅读
SN74ABT827 具有三态输出的 10 位缓冲器/驱动器

SN7404 六路反向器

这些设备包含六个独立的逆变器。 特性 可靠的德州仪器质量和可靠性 < /DIV> 参数 与其它产品相比 反向缓冲器/驱动器   Technology Family VCC (Min) (V) VCC (Max) (V) Bits (#) Voltage (Nom) (V) F @ Nom Voltage (Max) (Mhz) ICC @ Nom Voltage (Max) (mA) tpd @ Nom Voltage (Max) (ns) IOL (Max) (mA) IOH (Max) (mA) Schmitt Trigger Rating Operating Temperature Range (C) Pin/Package &...
发表于 10-15 15:56 107次 阅读
SN7404 六路反向器

SN74ABT162244 具有三态输出的 16 位缓冲器/驱动器

?? ABT162244器件是16位缓冲器和线路驱动器,专门用于改善三态存储器地址驱动器的性能和密度,时钟驱动器,以及面向总线的接收器和发射器。这些器件可用作四个4位缓冲器,两个8位缓冲器或一个16位缓冲器。这些器件提供同相输出和对称低电平有效输出使能(OE)输入。 输出设计用于提供或吸收高达12 mA的电流,包括等效的25- 用于减少过冲和下冲的串联电阻。 确保上电或上电时的高阻态向下,OE \应通过上拉电阻连接到VCC;电阻的最小值由驱动器的电流吸收能力决定。 这些器件完全适用于使用Ioff和上电3的热插拔应用-州。 Ioff电路禁用输出,防止在断电时损坏通过器件的电流回流。上电和断电期间,上电三态电路将输出置于高阻态,从而防止驱动器冲突。 特性 德州仪器广播公司的成员??系列 输出端口具有等效性25- 串联电阻,所以没有外部电阻是必需 典型VOLP(输出接地反弹)&lt; 1 V VCC= 5 V,TA= 25°C 上电和断电期间的高阻状态 Ioff和上电3状态支持热插拔 分布式VCC和GND引脚最大...
发表于 10-15 15:53 64次 阅读
SN74ABT162244 具有三态输出的 16 位缓冲器/驱动器

SN74ABT16240A 具有三态输出的 16 位缓冲器/驱动器

'ABT16240A器件是16位缓冲器和线路驱动器,专门用于改善三态存储器地址驱动器,时钟驱动器的性能和密度,和面向总线的接收器和发射器。 这些器件可用作4个4位缓冲区,2个8位缓冲区或1个16位缓冲区。这些器件提供反相输出和对称低电平有效输出使能(OE \)输入。 为了确保上电或断电期间的高阻态,OE \应通过上拉电阻连接到VCC;电阻的最小值由驱动器的电流吸收能力决定。 SN54ABT16240A的特点是可在-55°C至125°C的整个军用温度范围内工作。 SN74ABT16240A的工作温度范围为-40°C至85°C。 特性 Widebus和EPIC-IIB是德州仪器公司的商标。 德州仪器WidebusTM家庭成员 最先进的EPIC -IIBTMBiCMOS设计显着降低功耗 典型VOLP(输出接地反弹)&lt; 1 V,VCC= 5 V,TA= 25°C 分布式VCC和GND引脚配置最大限度地降低高速开关噪声 流通式架构优化PCB布局 高驱动输出(-32-mA IOH,64-mA IOL) ...
发表于 10-15 15:43 65次 阅读
SN74ABT16240A 具有三态输出的 16 位缓冲器/驱动器

TMS320VC5507 定点数字信号处理器

TMS320VC5507定点数字信号处理器(DSP)基于TMS320C55x DSP生成CPU处理器内核。 C55x ?? DSP架构通过增加并行性和全面关注降低功耗来实现高性能和低功耗。 CPU支持内部总线结构,该结构由一个程序总线,三个数据读总线,两个数据写总线以及专用于外设和DMA活动的附加总线组成。这些总线能够在一个周期内执行最多三次数据读取和两次数据写入。并行地,DMA控制器每个周期最多可以执行两次数据传输,与CPU活动无关。 C55x CPU提供两个乘法累加(MAC)单元,每个单元能够支持17位×17-单个循环中的位乘法。额外的16位ALU支持中央40位算术/逻辑单元(ALU)。 ALU的使用受指令集控制,提供优化并行活动和功耗的能力。这些资源在C55x CPU的地址单元(AU)和数据单元(DU)中进行管理。 C55x DSP代支持可变字节宽度指令集,以提高代码密度。指令单元(IU)从内部或外部存储器执行32位程序提取,并为程序单元(PU)排队指令。程序单元解码指令,将任务指向AU和DU资源,并管理完全受保护的管道。预测分支功能可避免执行条件指令时的管道冲洗。 5507上的1...
发表于 10-15 11:44 54次 阅读
TMS320VC5507 定点数字信号处理器

TMS320C6711D 浮点数字信号处理器

TMS320C67x ??的DSP(包括TMS320C6711,TMS320C6711B,TMS320C6711C,TMS320C6711D设备)构成浮点DSP家族在TMS320C6000? DSP平台。在C6711,C6711B,C6711C和C6711D设备都是基于高性能,先进的超长指令字(VLIW)架构的德州仪器(TI)开发,使这些DSP的多通道多功能应用的绝佳选择。 C6711D器件的时钟频率为200 MHz,时钟速率高达1200万次(MFLOPS),时钟频率为250 MHz,最高可达1500 MFLOPS,高效DSP编程挑战的有效解决方案。 C6711D DSP具有高速控制器的操作灵活性和阵列处理器的数字能力。该处理器具有32个32位字长的通用寄存器和8个高度独立的功能单元。八个功能单元提供四个浮点/定点ALU,两个定点ALU和两个浮点/定点乘法器。 C6711D每个周期可以产生两个MAC,总共400 MMACS。 C6711D DSP还具有专用硬件逻辑,片上存储器和其他片上外设。 < p> C6711D设备使用基于缓存的两级架构,并具有功能强大且多样化的外设集。 1级程序高速缓存(L1P)是32-Kbit直接映射高速缓存,1级数据高速缓存(L1D)是32-Kbit 2路组...
发表于 10-09 10:37 90次 阅读
TMS320C6711D 浮点数字信号处理器

SMJ320C40 军用浮点数字信号处理器

C40数字信号处理器(DSP)是采用0.72-μm双层金属CMOS技术制造的32位浮点处理器。 320C40是德州仪器(TI)第四代DSP的一部分,主要用于并行处理。 有关设计低温操作时的其他信息,请参阅德州仪器应用报告 320C3x,320C4x和320MCM42x低温上电启动灵敏度,文献编号为SGUA001。 特性 SMJ:MIL-PRF-38535的QML处理 SM:标准处理 TMP :商业级处理TAB 工作温度范围: 军用(M)-55°C至125°C 特殊(S)-55°C至100°C 商业(C)-25°C至85°C 商业(L)0°C至70° 最高性能浮点数字信号处理器(DSP) C40-60: 33-ns指令周期时间: 60 MFLOPS, 30 MIPS,330 MOPS,384 MBps C40-50: 40-ns指令周期时间: ...
发表于 09-29 11:04 36次 阅读
SMJ320C40 军用浮点数字信号处理器

OPA360 采用 SC70 封装具有低通滤波器、内部 G=2 和 SAG 校正的 3V 视频放大器

OPA360高速放大器针对3V便携式视频应用进行了优化。它专门设计用于与嵌入在视频处理器中的数模转换器(DAC)兼容,例如德州仪器?数字媒体处理器系列及其他产品。输入共模范围包括GND,允许视频DAC与OPA360直流耦合。 输出摆幅在25mV的GND范围内,300mV连接到V +,标准的后端视频负载(150 )。内部电平转换电路可防止输出在0V输入时饱和,从而防止普通视频电路中的同步脉冲削波。因此,OPA360非常适合直流耦合到视频负载。如果首选交流耦合,OPA360提供垂度校正功能,可显着减小输出耦合电容的尺寸。 OPA360通过集成垂直校正,内部优化,适用于对空间敏感的应用增益设置电阻(G = 2)和2极视频DAC重建滤波器。 在关断模式下,静态电流减小到 凹陷校正 降低耦合电容器尺寸 输入范围包括接地 直流耦合输入 集成电平转换器 直流耦合输出(1) 无需输出电容器 轨到轨输出 低电流电流:6mA ...
发表于 09-06 16:48 53次 阅读
OPA360 采用 SC70 封装具有低通滤波器、内部 G=2 和 SAG 校正的 3V 视频放大器

OPA361 具有内部增益和滤波器的 3V 视频放大器

OPA361高速放大器针对3V便携式视频应用进行了优化。它专门设计为与德州仪器中嵌入的视频编码器兼容? OMAP2420和DaVinci处理器或具有0.5V PP 视频输出的其他应用处理器。输入共模范围包括GND,允许视频DAC(数字 - 模拟转换器)直流耦合到OPA361。电视检测功能通过促进视频传输的自动启动/停止,显着简化了最终用户界面。 输出摆幅在5mV的GND和250mV到V +之间,带有标准的后端视频负载( 150 )。内部电平转换电路可防止输出在0V输入时饱和,从而防止普通视频电路中的同步脉冲削波。因此,OPA361非常适合与视频负载直流耦合。 OPA361通过集成内部增益设置电阻(G = 5.2V /V)和2来针对空间敏感应用进行了优化 - 极视频DAC重建滤波器。 在关断模式下,静态电流减小到 与OMAP242x和DAVINCI兼容?处理器 2极重构滤波器 输入范围包括接地 直流耦合输入 集成LEVEL SHIFTER 直流耦合输出(1) 无需输出电容 ...
发表于 09-06 16:47 58次 阅读
OPA361 具有内部增益和滤波器的 3V 视频放大器

AMC7834 AMC7834 集成功率放大器监视和控制系统

AMC7834器件是一款针对功率放大器(PA)偏置的高度集成,低功耗,模拟监视和控制解决方案,能够对温度,电流和电压进行监控。 该器件集成了一个多通道12位模数转换器(ADC);八个12位数模转换器(DAC);四个高侧电流感测放大器,可以选择设置它们作为四个独立闭环漏极电流控制器的一部分;一个精确的片上温度传感器和两个远程温度二极管驱动器;四个可配置的通用I /O端口(GPIO);以及一个精确的内部基准。其高集成度极大地减少了组件数量,并且简化了PA偏置系统设计。 该器件具有功能集成和宽工作温度范围等诸多优势,因此适合用作多通道射频(RF)通信系统中PA的一体化,低成本偏置控制电路。凭借灵活的DAC输出范围和宽共模电压电流传感器,此器件可用作针对多种晶体管技术(例如LDMOS,GaA和GaN)的偏置解决方案.AMC7834功能集对通用监视器和控制系统而言同样有益。 德州仪器(TI)提供了一个完备的模拟监视和控制(AMC)产品系列,以满足各类应用不同的通道数,附加特性或者转换器解决方案需求。更多信息,敬访访问www.ti.com.cn/amc。 特性 8个具有可编程范围的单调性12位数模转换器(DAC) 4个双极DAC...
发表于 08-30 16:06 528次 阅读
AMC7834 AMC7834 集成功率放大器监视和控制系统

TRPGR30ATGA TRPGR30ATGA 23mm 低频玻璃封装应答器,R/O

德州仪器(TI)23mm低频(LF)玻璃应答器提供出色性能并可在134.2kHz的共振频率上运行。此产品兼容ISO /IEC 11784/11785全球开放式标准。德州仪器(TI)LF玻璃应答器使用TI获专利的调谐制造工艺生产以提供持续的读取性能。送货前,将对此应答器进行全面的功能和参数测试,为用户提供他们所期望从TI获得的高质量产品。 特性 由获专利的半双工(HDX)技术提供的同类产品中最佳性能 获专利的应用器调谐提供稳定的和高读取性能 80位只读类型 64位芯片ID 对几乎所有非金属物质不敏感< /li> 应用范围 车辆识别 集装箱跟踪 资产管理 参数 与其它产品相比 其他无线技术   Frequency Device Type Standard Transmission Principle Operating Temperature Range (C) Approx. Price (US$) Rating   var link = "zh_CN_folder_p_quick_link_description_features_parametrics"; com.TI.Product.handleQuickLinks('parametric','参数变化','#parametrics',link); TRPGR30ATGA 134.2 kHz     Transponder     ISO11785     HDX - F...
发表于 08-20 18:04 131次 阅读
TRPGR30ATGA TRPGR30ATGA 23mm 低频玻璃封装应答器,R/O

RF430CL331H RF430CL331H 动态 NFC 接口应答器

德州仪器(TI)动态近场通信(NFC)/射频识别(RFID)接口应答器RF430CL331H是一款NFC标签类型4器件,可结合一个非接触式NFC /RFID接口和一个有线I 2 C接口将器件连接到主机.NDEF消息可通过集成的I 2 C串行通信接口读写,也可通过支持高达848kbps速率的集成ISO /IEC 14443标准类型B RF接口进行非接触式访问或更新。 该器件按主机控制器的需求请求响应NFC类型4命令,每次仅在其缓存中存储部分NDEF消息。这使得NDEF消息的大小仅受主机控制器的存储器容量以及规范的限制。 该器件支持读缓存,预取和写自动确认功能,可提高数据吞吐量。 该器件可利用简单而直观的NFC连接切换来替代载波方式,只需一次点击操作即可完成诸如,低功耗(BLE)或Wi- Fi的配对过程或认证过程。 作为一个常见N. FC接口,RF430CL331H使得终端设备能够与启用NFC的智能手机,平板电脑和笔记本电脑这类快速发展的基础设施进行通信。 特性 通过直通操作向主机控制器发送数据更新和请求 I 2 C接口允许对内部静态随机存取存储器(SRAM)进行读写操作 预取,缓存和自动应答特性提高数据吞吐量 支持数据流 <...
发表于 08-20 17:57 149次 阅读
RF430CL331H RF430CL331H 动态 NFC 接口应答器