根據(jù)IDG發(fā)布的《中國(guó)可穿戴設(shè)備市場(chǎng)季度跟蹤報(bào)告》，2018年第一季度中國(guó)可穿戴設(shè)備市場(chǎng)出貨量為1200萬臺(tái)，同比增長(zhǎng)15.9%。雖然這個(gè)數(shù)字和前兩年可穿戴市場(chǎng)最火爆時(shí)相比少了些銳氣，但是沒有人會(huì)懷疑這個(gè)領(lǐng)域蘊(yùn)含的巨大潛力。

特別是在撇開發(fā)展初期的泡沫之后，可穿戴市場(chǎng)這正逐漸向著更加細(xì)分的垂直領(lǐng)域滲透，健康醫(yī)療可穿戴就是一個(gè)重要的方向。有數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)顯示，全球穿戴醫(yī)療設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模方面將從2016年的53.1億美元，增加至2021年的121.4億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率為18.0%。

不過，對(duì)于置身于可穿戴健康醫(yī)療設(shè)備研發(fā)的開發(fā)者來說，其注定會(huì)面臨一個(gè)挑戰(zhàn)——專業(yè)的垂直市場(chǎng)更加碎片化，很難形成一個(gè)類似通用智能手表、運(yùn)動(dòng)手環(huán)那樣的爆款單品，如何能夠攤薄前期的研發(fā)費(fèi)用，規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，是一個(gè)必須考量的問題。

想要解決這一問題，一個(gè)可行的方法就是“平臺(tái)化”，即使用一個(gè)統(tǒng)一的開發(fā)平臺(tái)去適應(yīng)一類應(yīng)用的開發(fā)需要，這個(gè)開發(fā)平臺(tái)既需要有廣泛的功能覆蓋，還要有前瞻的可擴(kuò)展性。

今天我們給大家介紹的，就是這樣一款開發(fā)平臺(tái)——Maxim Integrated推出的MAXREFDES101#健康可穿戴傳感器平臺(tái)。

圖1，Maxim推出的MAXREFDES101#健康可穿戴傳感器平臺(tái)（圖片來源：Maxim Integrated）

MAXREFDES101#是之前Maxim推出的健康傳感器平臺(tái)MAXREFDES100#的升級(jí)版，各方面的功能表現(xiàn)更為完善。該開發(fā)平臺(tái)以一個(gè)腕表的形式呈現(xiàn)（如圖1），內(nèi)含多種生物體征傳感器以及運(yùn)動(dòng)傳感器，加上主控微控制器、電源管理器件就構(gòu)成了一個(gè)完整的健康可穿戴系統(tǒng)。同時(shí)它可通過Bluetooth將算法輸出和原始數(shù)據(jù)傳輸?shù)?a href="http://www.brongaenegriffin.com/v/tag/502/" target="_blank">Android app或PC GUI中，用于演示、評(píng)估和定制開發(fā)，為開發(fā)者提供了一個(gè)功能完整的開發(fā)平臺(tái)。

圖2，MAXREFDES101#健康可穿戴傳感器系統(tǒng)框圖（圖片來源：Maxim Integrated）

從MAXREFDES101#開發(fā)平臺(tái)的系統(tǒng)框圖中（圖2）可以看到，平臺(tái)硬件架構(gòu)分為兩部分：控制器電路板和傳感器電路板。

控制器電路板

左邊的控制器電路板，主要負(fù)責(zé)系統(tǒng)主控、電源管理以及無線數(shù)據(jù)通信的功能。在其中Maxim貢獻(xiàn)了兩個(gè)關(guān)鍵的器件：

MAX32630微控制器：該MCU屬于Maxim的DARWIN低功耗微控制器家族中的一員，內(nèi)置Arm Cortex-M4 FPU CPU內(nèi)核，并具有靈活的電源模式、智能外設(shè)管理單元(PMU)、動(dòng)態(tài)時(shí)鐘門控和固件控制功率門控等低功耗特性。器件中SPI、UART、I2C、1-Wire、USB等接口也一應(yīng)俱全，還提供硬件AES引擎?？梢哉f，這款MCU在滿足可穿戴低功耗特性的同時(shí)，完全能夠勝任必要的計(jì)算和控制工作。

MAX20303電源管理IC：這是一個(gè)高度集成、可編程電源管理方案，專門用于超低功耗可穿戴應(yīng)用。它內(nèi)置了一組靈活的電源優(yōu)化電壓調(diào)節(jié)器——包括多個(gè)降壓、升壓、升/降壓和線性調(diào)節(jié)器——每個(gè)調(diào)節(jié)器的靜態(tài)電流典型值僅為1μA，低功耗表現(xiàn)十分出色。該器件中還集成了完備的電池管理功能；包括三個(gè)用于指示或背光照明的集成LED電流驅(qū)動(dòng)器；帶有自動(dòng)諧振跟蹤的ERM/LRA驅(qū)動(dòng)器提供精良的觸覺反饋……所以只需這樣一顆芯片，就可以完成可穿戴主流應(yīng)用所需的電源管理任務(wù)。

此外，主控板上還集成了BOCSH的6軸加速度計(jì)和陀螺儀和氣壓傳感器，以及Cypress的BLE低功耗藍(lán)牙通信模塊。與上述的微控制器和電源管理單元整合在一起，基本上形成了一個(gè)完整的主控+運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

圖3，MAXREFDES101#中的微控制器電路板（圖片來源：Maxim Integrated）

傳感器電路板

MAXREFDES101#系統(tǒng)框圖右邊的是傳感器電路板，健康相關(guān)的生物特征感測(cè)工作就是在此完成。電路板上幾個(gè)核心的傳感器包括：

ECG傳感器：Maxim開發(fā)的MAX30001是用于可穿戴設(shè)備、包括生物電勢(shì)和生物電阻抗 (BioZ) 的模擬前端 (AFE) 方案。該器件具有一個(gè)單路生物電勢(shì)通道，提供心電圖 (ECG) 波形、心率和起搏信號(hào)沿檢測(cè)；另一個(gè)單路生物電阻抗通道能夠測(cè)量呼吸。MAX30001出色的性能使其非常適合醫(yī)療臨床和健身等高性能應(yīng)用，而其超低功耗的表現(xiàn)，也讓電池供電的可穿戴設(shè)備使用起來毫無壓力。

體溫傳感器：MAX30205溫度傳感器同樣來自Maxim，它利用高分辨率、Σ-Δ、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC) 將溫度測(cè)量值轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式，精度滿足ASTM E1112的臨床測(cè)溫儀技術(shù)規(guī)范。MAX30205的2.7V至3.3V供電電壓、600μA低供電電流、鎖定保護(hù)I2C兼容接口等特性，也使其很適合應(yīng)有在可穿戴健身和醫(yī)療應(yīng)用中。

PPG傳感器：PPG是利用光電容積描記技術(shù)進(jìn)行人體運(yùn)動(dòng)心率的檢測(cè)的方法，屬于紅外無損檢測(cè)技術(shù)，在生物醫(yī)學(xué)中應(yīng)用廣泛。Maxim的MAX86140為PPG檢測(cè)提供了超低功耗、高集成、使用簡(jiǎn)單靈活的光學(xué)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。在發(fā)送器側(cè)，MAX86140有3個(gè)可編程高電流LED驅(qū)動(dòng)器，并可配置為驅(qū)動(dòng)6個(gè)LED；在接收器側(cè)，MAX86140有一個(gè)低噪聲信號(hào)調(diào)理模擬前端(AFE)。該器件具有領(lǐng)先的環(huán)境光抑制能力，適用于較寬范圍的各種光檢測(cè)應(yīng)用。

值得一提的是，MAX86140感測(cè)到的信號(hào)并非直接傳輸給微控制器電路板上的主控MCU，而是傳遞個(gè)一個(gè)傳感器中樞器件MAX32664做處理，該傳感器中樞內(nèi)置算法，可對(duì)來自MAX86140的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，而無需主控MCU的參與，這樣就可以確保將整個(gè)系統(tǒng)功耗都控制在較低的水平，這也是可穿戴產(chǎn)品一個(gè)常用的低功耗策略。

圖4，MAXREFDES101#中的傳感器電路板（圖片來源：Maxim Integrated）

可以看到，MAXREFDES101#這樣一個(gè)平臺(tái)，既可以幫助開發(fā)者評(píng)估相關(guān)可穿戴芯片方案的性能，也可以加速其可穿戴產(chǎn)品概念的驗(yàn)證過程，可以大大簡(jiǎn)化健身、健康和醫(yī)療臨床可穿戴產(chǎn)品的開發(fā)流程。有了這樣的硬件平臺(tái)，再輔以配套的軟件開發(fā)平臺(tái)，就可以構(gòu)成一個(gè)完整的開發(fā)平臺(tái)體系，讓開發(fā)者獲得事半功倍的體驗(yàn)。

圖5，MAXREFDES101#方案剖視圖（圖片來源：Maxim Integrated）