MSP430醫(yī)療電子全面解決方案
90年代MSP430誕生以來超低功耗家族不斷擴大,這個DNA會一直延續(xù)下去,他們永遠可以從TI的MSPMSP430產品現(xiàn)場找到他們所需要的資源找到完整的技術方案。
日常生活中都接觸到了很多醫(yī)療電子產品,包括血糖、血壓、心率測試,這是我們在日常生活中經(jīng)常遇到的產品,這些便攜式產品里面有什么?我們很多做醫(yī)療電子產品選用TI的產品MSP430,我相信這些做醫(yī)療電子的應用工程師會對MSP430有一些基本的了解。
為什么這么多公司會選擇MSP430作為他們的主控的MCU,這個MSP430的一些應用優(yōu)勢,第一點就是超低功耗,90年代MSP430誕生以來超低功耗家族不斷擴大,這個DNA會一直延續(xù)下去,他們永遠可以從TI的MSPMSP430產品現(xiàn)場找到他們所需要的資源找到完整的技術方案,第二點是MSP430的一個強烈特點,內部集成了高技能的模擬模塊,MSP430利用了TI這方面的優(yōu)勢,并把這些優(yōu)勢集成到430內部,430內部有AC和比較器這些產品大家可以在430里面找到非常多的搭配。第二點高性能的模塊,整個MSP430家族是一個開關環(huán)境,比如說最近的M3,比如說MC2000,有一個統(tǒng)一的開發(fā)平臺,工程師使用TA的所有系列的MCU或者是DSP也好面對的是一個統(tǒng)一的開發(fā)環(huán)境。第三點強調的是MSP430最近和未來的發(fā)展情況。在最近12個月之內,TI會密集地生產MSP430的產品,會推出可能是又一個跟以前很不一樣的產品系列,叫MF系列,作為MCU的集成的產品系列出來,他有什么好處?他會像Flash一樣。MCU的應用是不用擔心RAM是多少,TI統(tǒng)一是用FRAM,它同時具備閃存高速的特點。
未來還會有細分產品,就是單電池的供電,這也會擴展出一個系列出來。我們可以看一下右邊的這張圖,我覺得是比較直觀的表現(xiàn)了MSP430的特點。這樣可以看一下MCU部分,這是它的一個架構,是時鐘和電源的控制,下面是集成模塊,集成度非常高,擴展MCU周邊應用的一些芯片,很多都可以找得到,還可以看到包括USB,還有一個RF。
這個是一個很粗略的表。430目前會有一系列、二系列、四系列和五系列,從1K到256K。這個是TI產品的系列,橫坐標是各種模塊ABC,DEC等16位ADC包括USB,這個和產品系列的組合可以得到說明手冊上的400個數(shù)字。
MSP430在2003年6月份發(fā)布了TI的最新數(shù)據(jù),有一個五系列,五系列跟以前的系列有什么不一樣,最大不區(qū)別在于他的工藝有變化。這個會帶來什么樣的好處?
第一、成本降低,第二、功耗降低。成本降低可以體現(xiàn)在器件上面。我們可以發(fā)現(xiàn)以前的二系列中高端的產品集成了一些模塊基本上會變成五系列的標配。二系列中高端的產品上到五系列會大幅度降低,從08年到現(xiàn)在五系列目前也推出了大概60-70的number。大家做一些比較。
這個是基于五系列的平臺密集推出的子系列,帶USB的,市面上有這這么多有USB功能可選,對430的用戶來講從MSP430上得到什么樣的應價值,我想主要有三個。首先看一下它的基本特點。這個產品系列還會繼續(xù)的擴充,這個是他的多樣性,我們會看到非常多資源供客戶選擇。第二點是他的靈活性。電源會集成。你在外部加一個比如說4兆或者是8兆赫只要是大于1.5兆的晶體都會得到需要的資源。
三點非常重要就是它的應用性,對于一個產品的工程師來講,比如說它是一個便攜心電監(jiān)測儀,他只需要數(shù)據(jù)怎么傳輸?shù)綑C器上去,MSP430在應用方面做了很多的工作,大家可以看到右邊的這些內容就是USB,第一點Windows我們都知道工程師可能為了產品升級,產品需要功能的擴展,升級的時候我們往往需要擴一個串口出來或者是在里面寫一個louder,它會把這種功能固化到TI的芯片里面去,我們只需要使用TA提供的軟件就可以通過USB實現(xiàn)產品的分管,這種的利用性是非常重要的。有的客戶只是看中了TI的一個USB的功能。第二點就是我們把stack,目前是由三點,第一個是CDC,就是虛擬串口大家都知道筆記本電腦沒有串口我們可以通過一個USB串口一個線來實現(xiàn),這樣在USB里面有一個協(xié)議叫CDC,TI這個MSP430提供了一個CDC的庫。CDC有一個什么樣的不足?它需要操作系統(tǒng)給我們的產品分配一個串口,比如說COM多少,這個需要手工完成這一點存在不確定因素。
還有另外一個HID的一個stacks,比如說鼠標鍵盤。TI提供了HID的庫,客戶可以直接把TI的數(shù)據(jù)改一改。第三點我想USB的產品有可能是一個描述,這個就是系統(tǒng)對USB設備進行枚舉的時候它需要設備的描述文件,這個實際上大家會寫一些相關的參數(shù)。TI會提供一個圖形化的界面,大家可以通過鼠標點擊破一下,享用你需要的參數(shù)就可以了。把了解運作協(xié)議的工作中解放出來,大家可以使用到HID的應用和MSC的類似于大容量存儲的應用,非常簡單,現(xiàn)在所有的參數(shù)都在貼在網(wǎng)站上,可以下載。
這個也是一個比較新的應用,TI叫energy,電池都是有壽命的,雖然你只消耗一個微安,電池的壽命總歸是有限的,有沒有辦法擺脫電池的限制。no power怎么實現(xiàn)?大家都在講綠色能源,怎么實現(xiàn)?小的產品可以融入到這樣的理念中。環(huán)境是充滿能量的,比如說光能、熱能、振動或者是移動都可以是能量,RF大家比較清楚了。獲得這個能量以后就可以把數(shù)據(jù)發(fā)出去。TI還有熱能的振動的能量,有了能量的手機裝置以后把它收集下來以后通過TI超低功耗的軟件設計理念可以實現(xiàn)到完全不需要電池的數(shù)據(jù)傳輸。
大家可以看到最關鍵的是能量采集怎么樣實現(xiàn)?TI會和很多公司合作,大家如果有興趣可以把這些公司的名字記下來。通過振動可以獲取能量,這些都可以取代電池。TI目前會有一個diom就是太陽能的來實現(xiàn)一個這樣的無電池的數(shù)據(jù)。通常墻上會有一個按紐,你按一下這個按紐通過里面的一個NCU把開關的信號傳到燈火,燈可以關掉,是這樣的過程,現(xiàn)在TI有一些應用不需要有線或者是無線來傳輸,你按這個按紐的時候它會產生一種能量。通過這個電可以讓TI的430把需要的數(shù)據(jù)傳出去。
說了這么多大家可能覺得這個跟醫(yī)療有什么關系?這是一個創(chuàng)可貼,又可以說不是一個創(chuàng)可貼,這里面有一個芯片,這個芯片是430的核,同時集成了設計。它會采集到皮膚的熱能,包括里的模擬前端,皮膚的溫度甚至是像心跳、心電這些可以通過無線的方式傳輸出去,大家看到一個病人全身插滿了線,這種可以被類似創(chuàng)可貼的方式代替,它只需要一點能量就可以問題工作,這個是未來430的一個重要工作。
前面介紹430跟RF的結合,這個是430的一個全新產品線就要CC430,它有集成到TI的設計芯片,大家知道TI會有com的一個產品線慢慢地把它整合到430產品系列中來。
這個是TI的FG系列,從模擬到數(shù)據(jù)。大家可以看到很簡單的在一個血糖的應用。數(shù)字信號處理完之后通過液晶顯示出來,同時,它可以產生一些音頻信號,如果我們是把它看成一個信號鏈的話,模擬、放大、數(shù)字、再次模擬,這個信號可以在430系列實現(xiàn)。
一個是血糖應用。血糖基本是通過酶的反應,對于血糖來講很簡單,需要一個DAC產生一個PR2000,第二代的產品會把串口做更復雜的應用,到第三代產品基本是客戶定制,資源會少很多。運放會少了一個,ADC是16個。
第二個是血氧,這個也是430運用比較廣的。血氧的原理就是血液中氧的濃度,它對光的吸收強度是一樣的,你用紅光或者是紅外光照射你的手指,你可以通過光強接收,這個光強兩次照射不同的比值有關系。其實是跟血糖類似,前端不一樣,內部是一個信號鏈。因為430可以靈活的使用。
這個是心電,這個也是類似,沒有講詳細的應用,大家可以去看應用筆記,這個是Dimo,可以看到心電的波形。這個完整的電路圖都可以從TA的網(wǎng)站上去下載。TI實際上有一些應用,你的心電加了一個電池,實際上就會變成一個holter,病人不是你去看醫(yī)生的時候才有問題,可能一整天當中可能有一兩分鐘有問題,你需要把它一整天的波形記錄下來,怎么辦?TI的430系列可以把它記錄下來進行存儲分析,這個也是最近比較流行的一個應用。
還有一個叫做Exercise rncorder,像耐克的鞋跑步了以后你每天跑了多少步,最快的速度是多少可以送去分析,它會根據(jù)時間的數(shù)據(jù)和跑動的數(shù)據(jù),算出你消耗了多少熱量,合理地安排每天的運動量。這個是非常重要的應用。
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