AFE管理模擬功能

　　AFE核包括一個SAR ADC，ADC具有500ksps高采樣率和16位分辨率，在輸入信號帶寬受限的情況下，能夠通過過采樣和平均方法提高分辨率。實(shí)際上，過采樣和平均法提高了SNR，從而獲得附加分辨率位數(shù)。對于每個附加分辨率位，必須以因子4對信號進(jìn)行過采樣。

　　fOS= 4w × fS （式1）

　　式中：

　　w為相應(yīng)附加分辨率位的數(shù)量

　　fS為相應(yīng)的原始采樣頻率

　　fOS為過采樣頻率

　　ADC可配置為以一定間隔收集陣發(fā)數(shù)據(jù)；通過存儲器直接訪問（DMA）將數(shù)據(jù)保存至SRAM；然后喚醒處理器。ADC的接口提供可編程陣發(fā)采樣率（TS獨(dú)立于TS_avg）以及可編程平均陣發(fā)長度（2、4、8、16、32、64、128）。

　　通過可配置的單端/差分多路復(fù)用器，可以選擇輸入信號類型。ADC前端為差分放大器，具有可編程增益：1、2和4?；鶞?zhǔn)電壓可設(shè)置為1.0V、1.5V、2.0V和2.5V，將動態(tài)范圍最大化。四個具有比較器模式的不限特定用途運(yùn)放和四個SPST開關(guān)可用于附加信號調(diào)理。

　　兩個12位DAC、兩個8位DAC、一個附加電壓基準(zhǔn)（與前一個相同，也可編程）、一個溫度傳感器（可使用內(nèi)部或外部PN結(jié)）以及用于驅(qū)動LED的可編程流入電流源進(jìn)一步完善模擬設(shè)計。

　　插值濾波器（1:2、1:4和1:8）（圖4）可用于12位DAC和8位DAC，以提高動態(tài)性能、降低總線帶寬。

　　圖4. 插值濾波器提高DAC的動態(tài)性能

　　可以將DAC碼型的開始與ADC采樣同步，有利于使用數(shù)字波形合成和同步電路（用于相干波形發(fā)生和ADC數(shù)據(jù)捕獲）測量阻抗（圖5）。

　　
圖5. 用于阻抗測量的信號處理方框圖。

　　信賴保護(hù)單元提供必不可少的安全性

　　嵌入式安全對于保護(hù)醫(yī)療裝置的數(shù)據(jù)完整性至關(guān)重要。閃存和SRAM可利用內(nèi)部電池備份存儲器中的密鑰進(jìn)行加密，從而保護(hù)SoC固件。通過嵌入式加密電路提供器件安全認(rèn)證，適合于對稱和非對稱加密方法。

　　關(guān)于嵌入式安全、加密、私鑰和公鑰的著作有很多，此處不再贅述。我們想強(qiáng)調(diào)的是MAX32600支持AES加密和ECDSA安全認(rèn)證1。觸發(fā)集成式動態(tài)篡改檢測器時，系統(tǒng)的公鑰和私鑰將被銷毀。系統(tǒng)的FIPS認(rèn)證偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生器可經(jīng)受和防止安全攻擊。使用獨(dú)立的內(nèi)部異步環(huán)形振蕩器防止定時攻擊。

　　低功耗至關(guān)重要

　　多種集成方法節(jié)省功耗。SoC采用低至2.2V的電壓工作，對于使用一次性電池供電的便攜式醫(yī)療裝置，這是一項(xiàng)非常大的好處。嵌入式內(nèi)核在24MHz時的工作電流為175μA/MHz，具有使能實(shí)時時鐘（RTC）的1.8μA低功耗模式，具有多種節(jié)省功耗的電源管理模式。關(guān)斷處于非工作狀態(tài)外設(shè)的選項(xiàng)甚至可節(jié)省更多功耗。

　　6通道DMA控制器支持外設(shè)在微控制器處于休眠模式時工作。在這種方式下，ADC可設(shè)置為掃描輸入通道、捕獲數(shù)據(jù)，只在需要處理時喚醒內(nèi)核。

　　有線外設(shè)增加接口靈活性

　　嵌入式外設(shè)提供實(shí)現(xiàn)便攜式醫(yī)療裝置所需的全部功能。帶有物理接口（PHY）的USB2.0全速控制器允許直接連接USB電纜，降低電路板空間和總體系統(tǒng)成本。集成電壓調(diào)節(jié)器支持在連接至USB主機(jī)時在主電源和VBUS之間智能切換。該功能對于VDD電源為電池的系統(tǒng)尤其有利。

　　多達(dá)三個SPI主機(jī)UART支持與多個外設(shè)從機(jī)進(jìn)行同步通信，數(shù)據(jù)傳輸可達(dá)到高達(dá)24MHz。DMA具有發(fā)送和接收緩沖器。兩個I2C總線主機(jī)/從機(jī)接口支持與各種各樣支持I2C接口的外設(shè)進(jìn)行通信。支持主機(jī)和從機(jī)協(xié)議。兩個同步/異步接收器/發(fā)送器（USART）端口支持全雙工異步或半雙工同步通信。

　　可選無線外設(shè)增加無外部線纜連通性

　　Bluetoothv4.0低功耗從機(jī)覆蓋2.400GHz至2.4832 GHz RF頻率范圍，可用于連接人工胰腺應(yīng)用中的血糖傳感器和胰島素泵。免費(fèi)提供帶有醫(yī)療說明的源代碼：http://content.maximintegrated.com/datasheet/index.mvp/id/8425/t/do#Software%2FModels。

　　ISM四頻段收發(fā)器（315、433、868和915MHz）支持FFSK、FMSK、AFSK調(diào)制，以及多種帶有快速喚醒的休眠模式。

　　電源方案增加了可充電醫(yī)療裝置的安全性且節(jié)省空間

　　我們現(xiàn)在討論由外部可充電電源供電的便攜式醫(yī)療裝置。MAX14663PMIC （圖6） 集成鋰離子（Li+）開關(guān)充電器，是針對空間受限便攜式醫(yī)療裝置進(jìn)行優(yōu)化的電源方案；與MAX32600微控制器SoC配合使用時，最大限度提高功率，節(jié)省寶貴的設(shè)計空間，以及增加附加功能。我們在上文中已經(jīng)介紹了MAX32600SoC，現(xiàn)在我們討論MAX14663的電池管理和USB連接功能。

圖6. BGM優(yōu)化電源方案，帶有電纜檢測功能。