圖3    三軸加速度傳感器LIS3DH最小系統(tǒng)原理圖
芯片10管腳BTMS：電池電壓輸出引腳，分壓之后一般 用來檢測電池端電壓。
芯片11管腳BATSNS：電池正極。
芯片12管腳BAT：電池正極。
1.2   三軸加速度傳感器
方案中， 我們用了2個(gè)三軸加速度傳感器， 其中一個(gè) 三軸加速度傳感器是做運(yùn)動(dòng)記錄的，我們可以使用傳感器 做計(jì)步、睡眠等算法；而另外一個(gè)三軸加速度傳感器是和 AS7000配合做動(dòng)態(tài)心率檢測功能的。三軸加速度我們使用 的是意法半導(dǎo)體的LIS3DH，工作電流消耗最低位2uA，這款
3×3×1mm的加速度傳感器最適合運(yùn)動(dòng)感應(yīng)功能、空間和功 耗受限的應(yīng)用設(shè)計(jì)，特別適合智能手環(huán)上的應(yīng)用。LIS3DH 在±2g/±4g/±8g/±16g全量程范圍內(nèi)，LIS3DH可提供非常 準(zhǔn)確的測試數(shù)據(jù)輸出，在額定溫度和長時(shí)間工作下，仍能保 持卓越的穩(wěn)定性。本方案中，我們會(huì)使用LIS3DH完成計(jì)步功能的實(shí)現(xiàn)。計(jì)步器是一種日常鍛煉進(jìn)度監(jiān)
控器，可以計(jì)算人們行走的步數(shù)，估計(jì)行走 距離、消耗的卡路里，方便人們隨時(shí)監(jiān)控自 己的健身強(qiáng)度、運(yùn)動(dòng)水平和新陳代謝。
如圖3所示，芯片4、6是作為I2C通訊引 腳，分別是對(duì)于I2C的時(shí)鐘線和數(shù)據(jù)線。
芯片第7引腳是LIS3DH芯片從機(jī)地址的 選擇，接地代表本機(jī)從機(jī)7位地址是0x18，芯 片第8引腳接高電平，代表選擇的是I2C通訊 接口，如果接地代表選擇SPI通訊接口。
芯片9、11管腳：分別對(duì)應(yīng)三軸傳感器 的中斷信號(hào)輸出引腳，一般用于數(shù)據(jù)緩存溢 出時(shí)的給MCU端的中斷信號(hào)，有利于我們在 做計(jì)步算法 的時(shí)候管理MCU的功耗。
1.3  AS7000動(dòng)態(tài)心率檢測系統(tǒng)
心 率 我 們 采 用 了 A M S 的 心 率 檢 測 芯 片 AS7000，該產(chǎn)品包含了高度集成的光學(xué)傳感 器和相關(guān)軟件算法。它可提供行業(yè)領(lǐng)先的高 精度光學(xué)心率測量(HRM)和心率變化(HRV) 測量。 A S 7 0 0 0 的運(yùn)作基于光電容積脈搏波 描記法（PPG）。心臟收縮和擴(kuò)張時(shí)流經(jīng)血 管血量的變化會(huì)引起血管的擴(kuò)張及收縮從而 對(duì)光產(chǎn)生調(diào)制，通過測量該調(diào)制光可測得心 率。與產(chǎn)生原始PPG數(shù)據(jù)的現(xiàn)有光學(xué)AFE不
同， AS7000集成的微處理器可運(yùn)行艾邁斯半導(dǎo)體開發(fā)的特 殊算法，將PPG數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成HRM和HRV值。它內(nèi)部集成了2 個(gè)綠色LED、光敏器件、模擬前段(AFE)、微處理器M0以及 HRM算法，它能實(shí)現(xiàn)高精度的測試，不管我們是在跑步、 騎車，AS7000低噪聲和高靈敏度的模擬電路，算法結(jié)合加 速度傳感器，過濾虛假心跳PPG信號(hào)。同時(shí)，心率監(jiān)督在智 能手環(huán)上的應(yīng)用特別要考慮它的功耗問題，AS7000在心率 連續(xù)測試模式下，可以把功耗降低到579uA，如果在測試待 機(jī)模式下，可以降低到0.8uA。
AS7000的芯片內(nèi)部已經(jīng)集成了心率采樣算法，所以我 們只要通過I2C接口去讀取數(shù)據(jù)。
如圖4所示，其中第13、14引腳是和Host主機(jī)端的I2C通 訊引腳。
第7、8引腳是AS7000的SWD仿真接口，AS7000內(nèi)部是 一個(gè)M0內(nèi)核的MCU，主要用于心率算法的處理。其中第8

圖4   AS7000原理
引腳 GPIO8是控制AS7000芯片是否進(jìn)入待機(jī)模式，GPIO8輸 出高電平，AS7000待機(jī)；GPIO8輸出低電平，AS7000正常運(yùn) 行模式。
第11、12引腳是AS7000和LIS3DH的I2C通訊引腳，主要 是因?yàn)锳S7000在實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)心率測試的時(shí)候，需要過濾掉運(yùn) 動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的干擾。
第16引腳是GPIO5，在動(dòng)態(tài)心率算法的時(shí)候，AS7000 需要三軸加速度傳感器數(shù)據(jù)，第一種是可以像本方案這樣單 獨(dú)掛一顆三軸加速度傳感器，另外一種是可以向主機(jī)請(qǐng)求三 軸加速度數(shù)據(jù)。GPIO5就是在第二種方式的時(shí)候使用到的。 但是考慮到三軸加速度的同步性問題，我們一般推薦第一種 方式。
第3引腳，是Sigref引腳，AS7000的SWD功能是內(nèi)部可 以關(guān)閉的， 當(dāng)我們關(guān)閉S WD時(shí)， 我們需要在A S7000的上 電前，把Sigref引腳接到地，此時(shí)從上電之后的5s時(shí)間內(nèi)， SWD是活躍的，可以通過SWD接口實(shí)現(xiàn)對(duì)AS7000的程序燒 寫功能。
第1、2、17、18引腳是AS7000 LED燈的電源，我們最 好的設(shè)計(jì)是需要一顆DC/DC升壓到4V供電，為了確保足夠 大的LED電流，同時(shí)要注意的是DC/DC需要有一個(gè)EN使能 信號(hào)腳，用于控制功耗使用。本方案中我們是直接使用電池 電壓作為電源，在測試中我們需要注意在電池電壓3.6V以上 測試效果比較理想。同時(shí)我也使用了一個(gè)MOS管去控制整 個(gè)電源的導(dǎo)通或截止。
1.4 觸摸
我們選擇的是CY的SoC藍(lán)牙芯片CYBL10573，它內(nèi)部集 成了Capacitive Sigma-Delta(CSD)模塊，可以提供一流的信噪 比和防水性能，所有GPIO都支持CapSense，使用靈活，并且支持單指和雙指觸摸應(yīng)用。