富威C8051F9XX無端醫(yī)療照護(hù)解決方案

富威集團(tuán)推出Silicon Labs 低功耗MCU C8051F9XX應(yīng)用于無端醫(yī)療照護(hù)解決方案。該系列芯片已被廣泛應(yīng)用于RFID標(biāo)簽、水氣表計(jì)量、傳感器接口、能量采集、報(bào)警系統(tǒng)、煙霧檢測以及掌上型醫(yī)療照護(hù)系統(tǒng)等。C8051F9XX是目前業(yè)內(nèi)最省電的MCU，最低待機(jī)功耗為10nA，有效增加電池壽命。C8051F9XX內(nèi)置12Bit AD，可以完全滿足醫(yī)療系統(tǒng)的AD要求，大大降低客戶的成本。

　　在一般操作模式中，8位F9xx微控制器可達(dá)到業(yè)界最低的消耗電流，以提供嵌入式市場中最低的系統(tǒng)層級功耗。此一電源效率極佳的微控制器提供最低的操作模式電流消耗（160µA/MHz），可大幅節(jié)省系統(tǒng)運(yùn)作時(shí)的電力。在休眠模式中，此款微控制器所消耗的電流也是業(yè)界最低的，不論是有實(shí)時(shí)頻率和低壓偵測電路（300nA）操作，或是無實(shí)時(shí)頻率和低壓偵測電路（10nA） 操作的情況下，均能保持RAM全部內(nèi)容。

　　遠(yuǎn)程自主性健康管理系統(tǒng)

　　本項(xiàng)目成功的建構(gòu)了一套智能型實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程醫(yī)療看護(hù)系統(tǒng)。利用C8051F9XX采集血壓和血氧情況，結(jié)合當(dāng)下最流行的Iphone作為數(shù)據(jù)的接收器，提供實(shí)時(shí)的監(jiān)視、自動建文件儲存以及歷史數(shù)據(jù)預(yù)覽等，Iphone亦可以透過網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程服務(wù)器上，達(dá)到遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)生理監(jiān)視與分析，服務(wù)器亦具備建檔儲存以及分析報(bào)告輸出等。本項(xiàng)目并成功應(yīng)用超低功耗MCU，實(shí)時(shí)檢控，達(dá)到「生理監(jiān)視于無形，健康看護(hù)于生活」的目的。

　　長期照護(hù)體系遠(yuǎn)程健康照護(hù)服務(wù)

　　長期照護(hù)體系遠(yuǎn)程健康照護(hù)服務(wù)包括家居模式、小區(qū)模式與機(jī)構(gòu)模式三類。家居模式以慢性病照護(hù)為服務(wù)對象，經(jīng)長期照護(hù)服務(wù)之贍養(yǎng)或養(yǎng)護(hù)機(jī)構(gòu)評估，以遠(yuǎn)程照護(hù)進(jìn)行健康管理；機(jī)構(gòu)模式以長期照護(hù)服務(wù)之贍養(yǎng)或養(yǎng)護(hù)機(jī)構(gòu)內(nèi)，受照護(hù)之病友為服務(wù)對象，提供血壓、心跳、血糖、及心電圖等遠(yuǎn)程生理量測、異常值提醒、健康管理、疾病風(fēng)險(xiǎn)評估分析與早期預(yù)警、遠(yuǎn)程視頻、衛(wèi)教與關(guān)懷、轉(zhuǎn)介醫(yī)療等服務(wù)。

　　C8051F9XX特點(diǎn)

　　更高電壓轉(zhuǎn)換效率

　　為了增加CMOS電路效能并降低其功耗，芯片設(shè)計(jì)人員通常采用最小尺寸并且實(shí)用的組件來構(gòu)建整合電路。一般情況下，嵌入式處理器和RF收發(fā)器采用0.18µm、0.13µm甚至90nm設(shè)計(jì)。降低組件功率消耗的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)是降低內(nèi)部工作電壓，進(jìn)而降低CVf開關(guān)損耗。

　　即使電池供電組件支持3.6V供電電壓，組件通常也可以在很低的內(nèi)部電壓下工作。

　　市場上幾乎所有組件內(nèi)部都整合低壓降穩(wěn)壓器（LDO），當(dāng)輸入電壓為3.6V時(shí)，調(diào)節(jié)輸出一個(gè)很低的電壓值，通常為1.8V或更低。換句話說，一個(gè)輸入電壓為3.6V的線性穩(wěn)壓器輸出電壓為1.8V，將產(chǎn)生50%轉(zhuǎn)換效率。顯然，隨著輸出電壓的下降，這種效率將變得更差。

　　更高階的嵌入式控制器，例如圖2中C8051F960 MCU，整合了比LDO控制器效率更高的開關(guān)型穩(wěn)壓器。大多數(shù)情況下，此組件開關(guān)效率可高達(dá)85%，可以降低來自電池的總體電流并延長電池壽命。

　　采用這種方法，可以大幅降低當(dāng)前RX功率安排。也就是說，無線電接收器所消耗的電池電流大約是使用DC-DC降壓轉(zhuǎn)換器（而不僅僅是LDO）的62.5%。采用這種方法的實(shí)際結(jié)果是降低了RX電流功耗安排。

　　隨著這個(gè)改變，我們已經(jīng)接近滿足新RX功耗安排要求（例如圖3所示：從30%降至19%，盡管目標(biāo)是降至18%）。接下來，我們有必要繼續(xù)優(yōu)化系統(tǒng)中的其他運(yùn)行模式。

　　更低睡眠模式功耗

　　通常，電池供電儀表99.9%的時(shí)間處于低功耗睡眠模式。因此，盡可能降低睡眠模式電路的功耗就變得非常重要。幾年前，透過使用32.768 kHz晶體在3.6V電壓下驅(qū)動低功耗喚醒時(shí)間，最低可至大約1µA電流消耗。隨著進(jìn)一步優(yōu)化和改進(jìn)，如今在同樣電壓下組件在使用相同功能時(shí)僅需大約700nA。雖然最終的節(jié)約值（net savings）僅300nA，但實(shí)際上該節(jié)約完全有效，可以從功率安排中直接減去此數(shù)值。

　　采用低功耗睡眠模式組件，可以將睡眠模式安排從先前的8%降低到5%（如圖4所示），即可達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)。然而，這僅是達(dá)成目標(biāo)，并未超過目標(biāo)，仍需要做進(jìn)一步改善以達(dá)成整體的設(shè)計(jì)目標(biāo)。最后的一個(gè)重點(diǎn)是如何降低工作模式功耗。