NXP MCU 技术论坛
登录
直播中
张帆
7年用户
224经验值
私信
关注
[问答]
可穿戴设备的构成和分类
开启该帖子的消息推送
智能手表
可穿戴设备
近几年，可穿戴设备市场非常火热，人们一致看好可穿戴设备市场。最近Apple Watch的热销，让人们对可穿戴设备的前景更加充满信心。可穿戴设备种类有很多，并且在不断延伸，主要分为：应用类，如数字体温计和血氧仪等；健康类，如运动手环等；娱乐类，如智能手表和智能眼镜等。
图1 可穿戴设备分类
回帖
（4）
陈键
2019-7-10 17:21:05
可穿戴设备构成
如图2所示，一个可穿戴设备包括四个部分：1、信号采集部分；2、信号处理器MCU；3、通信接口部分；4、电源部分。
图2 可穿戴设备构成
可穿戴设备构成
如图2所示，一个可穿戴设备包括四个部分：1、信号采集部分；2、信号处理器MCU；3、通信接口部分；4、电源部分。
图2 可穿戴设备构成
举报
衡辉
2019-7-10 17:21:21
Maxim灵活、方便升级的可穿戴健康平台
过去几年因为智能手机和物联网的快速发展，Maxim公司一直专注于相关的新技术和新工艺、高度集成芯片的研发，这些新技术能很好应用于可穿戴设备。如图3所示，采用Maxim公司的解决方案，Maxim公司能够提供绝大部分可穿戴设备需要的芯片，包括传感器、数字传感器和模拟传感器、MCU集成芯片、集成电源芯片等。这些芯片都是基于Maxim公司的超低功耗技术，特别适用于有节能需求的可穿戴设备。下面会介绍Maxim公司应用于可穿戴设备的产品设计，包括微控制器、传感器和电源系统设计。
图3 Maxim的可穿戴健康平台
Maxim灵活、方便升级的可穿戴健康平台
过去几年因为智能手机和物联网的快速发展，Maxim公司一直专注于相关的新技术和新工艺、高度集成芯片的研发，这些新技术能很好应用于可穿戴设备。如图3所示，采用Maxim公司的解决方案，Maxim公司能够提供绝大部分可穿戴设备需要的芯片，包括传感器、数字传感器和模拟传感器、MCU集成芯片、集成电源芯片等。这些芯片都是基于Maxim公司的超低功耗技术，特别适用于有节能需求的可穿戴设备。下面会介绍Maxim公司应用于可穿戴设备的产品设计，包括微控制器、传感器和电源系统设计。
图3 Maxim的可穿戴健康平台
举报
贾大林
2019-7-10 17:21:33
微控制器
微控制器是电子设备中一个核心器件，其重要性就像人的大脑一样。选择可穿戴设备的微控制器（MCU），要注意几个关键技术：能够准确测量，在选择MCU的ADC或者外围单独ADC，注意ADC的有效数，保证能够进行精确测量；对外部进行可靠通讯；有数据加密或者认证的功能，保证安全性；低功耗，一部分是单片机的能效比较高，另一部分是单片机对MCU有电源管理功能，可以对周边外设暂时不用的电路，进行待机或者关闭管理，降低功耗，延长使用寿命。
MAX32600(Wasp)是专门针对健康可穿戴设备电池开发的微控制器，由图4可看出，MAX32600是集成了健康传感器模拟前端（AFE）和先进的硬件安全的超低功耗ARM Cortex-M3 32位MCU，工作频率高达24MHz。具有数据校验和数据加密功能。
关键特性和优势：
ARM™ Cortex-M3 at 24MHz；
灵活的外设管理单元减少了功耗；
16bit，500ksps ADC with PGA；
2×12bit和2×8bit DACs和4个比较器/放大器；
丰富的通讯外设；
值得信赖的安全保护；
多种封装选择：CTBGA/WLP；
功耗低；
集成高精度模拟前端；
安全性高。
图4 MAX32600框架图
图5 MAX32600模拟前端（AFE）框图
图6 MAX32600开发工具
图7 基于MAX32600设计的T-shirt
微控制器
微控制器是电子设备中一个核心器件，其重要性就像人的大脑一样。选择可穿戴设备的微控制器（MCU），要注意几个关键技术：能够准确测量，在选择MCU的ADC或者外围单独ADC，注意ADC的有效数，保证能够进行精确测量；对外部进行可靠通讯；有数据加密或者认证的功能，保证安全性；低功耗，一部分是单片机的能效比较高，另一部分是单片机对MCU有电源管理功能，可以对周边外设暂时不用的电路，进行待机或者关闭管理，降低功耗，延长使用寿命。
MAX32600(Wasp)是专门针对健康可穿戴设备电池开发的微控制器，由图4可看出，MAX32600是集成了健康传感器模拟前端（AFE）和先进的硬件安全的超低功耗ARM Cortex-M3 32位MCU，工作频率高达24MHz。具有数据校验和数据加密功能。
关键特性和优势：
ARM™ Cortex-M3 at 24MHz；
灵活的外设管理单元减少了功耗；
16bit，500ksps ADC with PGA；
2×12bit和2×8bit DACs和4个比较器/放大器；
丰富的通讯外设；
值得信赖的安全保护；
多种封装选择：CTBGA/WLP；
功耗低；
集成高精度模拟前端；
安全性高。
图4 MAX32600框架图
图5 MAX32600模拟前端（AFE）框图
图6 MAX32600开发工具
图7 基于MAX32600设计的T-shirt
举报
杨会
2019-7-10 17:21:37
传感器
传感器是可穿戴设备中的关键部件，有很多种类，包括生物传感器、陀螺仪、温度和色温传感器等。Maxim公司前几年专注于可穿戴设备的传感器的研发，并发布众多产品。
MAX21100是单芯片“3轴陀螺仪+3轴加速度计”的惯性测量单元(IMU)，它集成了具有自主专利的运动合成引擎(MME)实现9轴传感器合成,适用于手机和平板电脑的应用、游戏控制器、运动的遥控制以及其它消费设备。
MAX21100的关键特性
全集成、低功耗、运动合成引擎采用超快速、低功耗（50µA）的Maxim拥有专利的算法实现了高精度9DoF传感器合成，提供：四元输出、重力和航向输出；
高数据速率输出（ODR）的加速度计（高达2kHz）和陀螺仪（高达8kHz）；
四种可选满量程的陀螺仪（250/500/1000/2000dps）和加速度计（2/4/8/16g）；
标准（100kHz）、快速（400kHz）和高速（3.4MHz）的I2C串行接口—10MHz SPI接口；
128字节（64×16位)内置多模式FIFO；
唯一的48位序列号芯片ID；
低噪声模式下电流为5.65mA，MME激活下经济模式的电流为3.45mA；
关断模式下耗电为1.2µA；
从关断模式下的开启时间为45ms，从待机模式下的开启时间为4ms；
在整个温度和时间范围内具有高稳定度：偏移稳定度为4°/h；
高抗冲击（10000g冲击容限）。
图8 MAX21100的系统框图
可穿戴设备电源设计
可穿戴设备用电特点是：采用24/7法则，即每天工作24小时，每周工作7天；处于长时间待机，测量和数据传输时间非常短；电池容量仅为智能手机的10%，最多也就20%。由于可穿戴设备的特殊用电特性，给可穿戴设备电源设计带来巨大挑战：
极低的静态工作电流，几个µA甚至nA级；
极为有限的电路面积；
精确的充电及用电管理；
低功耗高效率；
EMI和热噪声。
针对可穿戴设备电源设计挑战和难点，减少设计工程师的设计负担，Maxim公司开发出多款可穿戴设备集成电源芯片，其中MAX14690/MAX14676两款电源管理芯片是其中代表性产品，特性如图9和图10所示。
图9 MAX14690超低静态电流集成电源管理芯片
图10 适合可穿戴设备超低静态功耗，小面积电源管理芯片MAX14676
总结
根据市场研究机构IDC预计，未来几年，智能手表、健身手环等可穿戴设备将驶入快车道，到2019年，全球可穿戴设备出货量将达1.261亿部。在未来，可穿戴设备将会让我们的生活、感知发生很大的转变。Maxim公司基于超低功耗技术的微控制器、传感器和电源系统设计等产品，可以满足可穿戴设备的设计需求。
精彩问答
问：max3260的功耗大概多少？
答：有4种模式供电，总的功耗很低。
问：Maxim公司有心律传感器吗？
答：Maxim公司有自己的心率和血氧传感器：MAX30101。
问：有没有电池检测功能?
答：没有单独的，但可以监测供电情况。
问：Maxim公司将自己的安全算法融入可穿戴设备芯片中了吗？
答：已嵌入MAXIM的MCU中。
问：MAX32600的检测精度如何？
答：MAX32600里16bit的ADC和12位的DAC，分辨率为1/645535和1/1024。
问：Maxim公司的可穿戴产品使用什么开发平台？有哪些优点？
答：主要用Maxim公司的ARM3和ARM4，MAXIM公司有专门开发好的平台minstral。
问：提升性能的同时会带来哪些方面的问题?
答：很多时候，要在性能和功耗间做个折中。美信产品的特点是：用比较低的功耗可以获得比较好的性能。
问：Maxim公司在低功耗方面作出了很多成果，在特定应用方面做了很多优化，请问这些传感器的通信是根据什么因素决定接口通信模式是I2C、SPI或单总线？
答：通常根据速度。SPI速度高于I2C速度高于单总线速度。
问：我开发一款手术附属品需要用到压力、温度及出血等传感器。想问一下如何解决体表噪音问题？如何配置前端调理电路？
答：噪音通过调理电路来去除减少，Maxim公司前端电路可以很好的配置成各种要求，比如滤波、放大、低噪等。
问：MAX32600产品的通讯方式是什么？
答：基本几种常用有线都有，I2C、SPI、UART、USB、无线BLE。
问：心律传感器传送是什么信号？
答：通过I2C接口，把数字信号送到MCU。
问：Maxim公司的“可穿戴平台”是使用哪种开发环境？
答：都可以使用，目前用在Broadcom、Freescale、ST还有TI平台上。编译环境有IAR、Keil WICED。
问：MAX14676的效率能做到多少？输入输出电压范围是多少？
答：MAX14676里集成很多LDO，效率取决于输入电压-输出电压的压差。通常评估这类芯片不用效率，而是用静态电流。MAX14676的静态电流小于1µA。MAX14676是一个PMIC,有多路输出，输入电压就是电池电压，charge端口有28V的OVP保护，输出电压需要查询每一个端口。
传感器
传感器是可穿戴设备中的关键部件，有很多种类，包括生物传感器、陀螺仪、温度和色温传感器等。Maxim公司前几年专注于可穿戴设备的传感器的研发，并发布众多产品。
MAX21100是单芯片“3轴陀螺仪+3轴加速度计”的惯性测量单元(IMU)，它集成了具有自主专利的运动合成引擎(MME)实现9轴传感器合成,适用于手机和平板电脑的应用、游戏控制器、运动的遥控制以及其它消费设备。
MAX21100的关键特性
全集成、低功耗、运动合成引擎采用超快速、低功耗（50µA）的Maxim拥有专利的算法实现了高精度9DoF传感器合成，提供：四元输出、重力和航向输出；
高数据速率输出（ODR）的加速度计（高达2kHz）和陀螺仪（高达8kHz）；
四种可选满量程的陀螺仪（250/500/1000/2000dps）和加速度计（2/4/8/16g）；
标准（100kHz）、快速（400kHz）和高速（3.4MHz）的I2C串行接口—10MHz SPI接口；
128字节（64×16位)内置多模式FIFO；
唯一的48位序列号芯片ID；
低噪声模式下电流为5.65mA，MME激活下经济模式的电流为3.45mA；
关断模式下耗电为1.2µA；
从关断模式下的开启时间为45ms，从待机模式下的开启时间为4ms；
在整个温度和时间范围内具有高稳定度：偏移稳定度为4°/h；
高抗冲击（10000g冲击容限）。
图8 MAX21100的系统框图
可穿戴设备电源设计
可穿戴设备用电特点是：采用24/7法则，即每天工作24小时，每周工作7天；处于长时间待机，测量和数据传输时间非常短；电池容量仅为智能手机的10%，最多也就20%。由于可穿戴设备的特殊用电特性，给可穿戴设备电源设计带来巨大挑战：
极低的静态工作电流，几个µA甚至nA级；
极为有限的电路面积；
精确的充电及用电管理；
低功耗高效率；
EMI和热噪声。
针对可穿戴设备电源设计挑战和难点，减少设计工程师的设计负担，Maxim公司开发出多款可穿戴设备集成电源芯片，其中MAX14690/MAX14676两款电源管理芯片是其中代表性产品，特性如图9和图10所示。
图9 MAX14690超低静态电流集成电源管理芯片
图10 适合可穿戴设备超低静态功耗，小面积电源管理芯片MAX14676
总结
根据市场研究机构IDC预计，未来几年，智能手表、健身手环等可穿戴设备将驶入快车道，到2019年，全球可穿戴设备出货量将达1.261亿部。在未来，可穿戴设备将会让我们的生活、感知发生很大的转变。Maxim公司基于超低功耗技术的微控制器、传感器和电源系统设计等产品，可以满足可穿戴设备的设计需求。
精彩问答
问：max3260的功耗大概多少？
答：有4种模式供电，总的功耗很低。
问：Maxim公司有心律传感器吗？
答：Maxim公司有自己的心率和血氧传感器：MAX30101。
问：有没有电池检测功能?
答：没有单独的，但可以监测供电情况。
问：Maxim公司将自己的安全算法融入可穿戴设备芯片中了吗？
答：已嵌入MAXIM的MCU中。
问：MAX32600的检测精度如何？
答：MAX32600里16bit的ADC和12位的DAC，分辨率为1/645535和1/1024。
问：Maxim公司的可穿戴产品使用什么开发平台？有哪些优点？
答：主要用Maxim公司的ARM3和ARM4，MAXIM公司有专门开发好的平台minstral。
问：提升性能的同时会带来哪些方面的问题?
答：很多时候，要在性能和功耗间做个折中。美信产品的特点是：用比较低的功耗可以获得比较好的性能。
问：Maxim公司在低功耗方面作出了很多成果，在特定应用方面做了很多优化，请问这些传感器的通信是根据什么因素决定接口通信模式是I2C、SPI或单总线？
答：通常根据速度。SPI速度高于I2C速度高于单总线速度。
问：我开发一款手术附属品需要用到压力、温度及出血等传感器。想问一下如何解决体表噪音问题？如何配置前端调理电路？
答：噪音通过调理电路来去除减少，Maxim公司前端电路可以很好的配置成各种要求，比如滤波、放大、低噪等。
问：MAX32600产品的通讯方式是什么？
答：基本几种常用有线都有，I2C、SPI、UART、USB、无线BLE。
问：心律传感器传送是什么信号？
答：通过I2C接口，把数字信号送到MCU。
问：Maxim公司的“可穿戴平台”是使用哪种开发环境？
答：都可以使用，目前用在Broadcom、Freescale、ST还有TI平台上。编译环境有IAR、Keil WICED。
问：MAX14676的效率能做到多少？输入输出电压范围是多少？
答：MAX14676里集成很多LDO，效率取决于输入电压-输出电压的压差。通常评估这类芯片不用效率，而是用静态电流。MAX14676的静态电流小于1µA。MAX14676是一个PMIC,有多路输出，输入电压就是电池电压，charge端口有28V的OVP保护，输出电压需要查询每一个端口。
举报
更多回帖
rotate(-90deg);
回复
相关问答
智能手表
可穿戴设备
可穿戴设备
是信息共享还是隐私侵犯？
2020-04-30
2246
可穿戴设备
的传感器的作用
2020-08-21
2453
基于高效率低功率转换IC的
可穿戴设备
2019-07-24
1913
主流的几家
可穿戴设备
芯片供应商
2021-02-03
3787
可穿戴
参考设计平台WDK1.0怎么样？
2019-07-30
2709
ADI
可穿戴设备
电源管理解决方案
2018-09-17
2631
可穿戴
技术价值的增加
2018-09-07
2592
基于升压降压稳压器的
可穿戴设备
电池续航设计
2019-07-26
1621
保护
可穿戴设备
的ESD器件有什么要求？
2021-04-06
2215
可穿戴设备
有哪些应用？低功耗蓝牙的主要应用领域有哪些？
2021-06-27
2468
发帖
登录/注册
20万+
工程师都在用，
免费
PCB检查工具
无需安装、支持浏览器和手机在线查看、实时共享
查看
点击登录
登录更多精彩功能！
首页
论坛版块
小组
免费开发板试用
ebook
直播
搜索
登录
×
20
完善资料，
赚取积分
举报
