設(shè)計(jì)更智能、更小巧的藍(lán)牙醫(yī)療保健和可穿戴設(shè)備

想要構(gòu)建外形小巧且要求嚴(yán)格的藍(lán)牙醫(yī)療保健設(shè)備，不僅僅是從市場(chǎng)上挑選最小的硬件組件，您還可以通過優(yōu)化物料表（?BOM?）來(lái)減小產(chǎn)品尺寸，使用集成的藍(lán)牙?SoC?和模塊，并包括醫(yī)療保健應(yīng)用中所需的各種**功能和特性，可以節(jié)省大量?PCB?尺寸，提高設(shè)計(jì)靈活性，并降低成本。

想要設(shè)計(jì)藍(lán)牙醫(yī)療保健設(shè)備，可以通過以下幾個(gè)設(shè)計(jì)概念，來(lái)加速產(chǎn)品的開發(fā)與集成許多的功能。首先，藍(lán)牙醫(yī)療保健設(shè)備可采用集成式?AI/ML?加速器，來(lái)增進(jìn)設(shè)備的智能控制功能，通過機(jī)器學(xué)習(xí)（?ML?）可允許根據(jù)現(xiàn)有模型處理大量傳感器數(shù)據(jù)，以識(shí)別異常情況，并確定需要將哪些數(shù)據(jù)傳輸回云。如今的無(wú)線設(shè)備可將所有收集到的數(shù)據(jù)傳輸回云進(jìn)行處理和分析。通過識(shí)別設(shè)備上的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，只需要傳輸回某些數(shù)據(jù)子集，將可節(jié)省寶貴的資源并延長(zhǎng)電池壽命。

人工智能（?AI?）也可以用于原居安老等應(yīng)用，在這些應(yīng)用中，監(jiān)測(cè)生命體征、查看數(shù)據(jù)變化、觀察步態(tài)等，以及通常識(shí)別非正常模式，可以為提供者提供關(guān)鍵的診斷數(shù)據(jù)，并向護(hù)理人員和親人觸發(fā)救生警報(bào)，從而大大改善、甚至挽救患者的生命。

此外，這些產(chǎn)品需要集成許多的模擬**器件，像是?ADC?可用于許多無(wú)線醫(yī)療保健設(shè)備和可穿戴設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)傳感器測(cè)量和電池電源監(jiān)控。對(duì)于采用基于分離模擬前端（?AFE?）解決方案的連續(xù)血糖監(jiān)測(cè)（?CGM?）和其他便攜式醫(yī)療保健設(shè)備制造商而言，?ADC?和?DAC?是可在芯片上使用的兩種關(guān)鍵功能。

低功耗以提高能源效率和電池壽命

DC-DC?轉(zhuǎn)換器則是電池供電醫(yī)療保健設(shè)備的一項(xiàng)重要功能，升壓轉(zhuǎn)換器允許?SoC?使用堿性和氧化銀等低壓電池，輸入范圍為?0.8?至?1.7 V?，使藍(lán)牙?SoC?能夠在較低的電源電壓下工作。降壓轉(zhuǎn)換器允許?SoC?使用其他的?3V?電池，例如鋰鈕扣電池，它用于提高能源效率和電池壽命或減小電池尺寸。

為了預(yù)測(cè)和防止在關(guān)鍵健康應(yīng)用的使用過程中出現(xiàn)意外電池耗盡，庫(kù)侖計(jì)數(shù)器這種電荷計(jì)量器可準(zhǔn)確跟蹤電池電量，以增強(qiáng)用戶的安全和體驗(yàn)。此外，低頻?RC?振蕩器也是藍(lán)牙低功耗（?LE?）?2.4 GHz?應(yīng)用的關(guān)鍵器件，藍(lán)牙低功耗?SoC?需要滿足?±500 ppm?的指定睡眠時(shí)鐘精度。

由于醫(yī)療保健設(shè)備和可穿戴設(shè)備使用的功率級(jí)別較低，這意味著在匹配絡(luò)時(shí)，需要減少設(shè)計(jì)中的?PCB?層和器件數(shù)量，同時(shí)保持可接受的射頻（?RF?）性能，并將藍(lán)牙設(shè)備的功耗降至最低，使設(shè)備制造商能夠減小設(shè)備外形尺寸。

全球?AR/VR?設(shè)備市場(chǎng)前景看好

目前的消費(fèi)者越來(lái)越以家庭為中心?——?工作、教育、醫(yī)療保健、購(gòu)物和必須能夠在家中進(jìn)行，憑借?AR/VR?技術(shù)，真實(shí)世界和數(shù)字世界的界限也在相互交織。您可以戴上?AR/VR?頭戴式顯示器（?HMD?），拿起一對(duì)手持控制器，真正地沉浸在?3D?游戲或電影中。或者您可以直接在家中進(jìn)入一個(gè)逼真的虛擬購(gòu)物中心，試穿新衣服，或者查看新沙發(fā)的外觀。?AR/VR?應(yīng)用可以增強(qiáng)消費(fèi)者體驗(yàn)，使我們的生活更加高效，而到?2027?年，全球?AR/VR?設(shè)備市場(chǎng)中?AR/VR?應(yīng)用的復(fù)合年增長(zhǎng)率（?CAGR?）預(yù)計(jì)將達(dá)到?26%?。

可穿戴?AR/VR?設(shè)備帶來(lái)了獨(dú)特的無(wú)線設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，它們必須非常節(jié)能，以最大限度地延長(zhǎng)電池壽命和充電間隔，并盡可能減少電池重量，同時(shí)處理高帶寬視頻以帶來(lái)自然的視覺體驗(yàn)。?VR?控制器和?HMD?之間的延遲至關(guān)重要，其必須以最小的延遲進(jìn)行通信，以便對(duì)手勢(shì)和動(dòng)作做出及時(shí)響應(yīng)。

AR?和?VR?應(yīng)用有三個(gè)關(guān)鍵無(wú)線要求：低功耗、低延遲和穩(wěn)定的連接。其中的能效對(duì)于改善?VR?控制器、智能眼鏡和?AR/VR?頭戴設(shè)備等電池供電和可充電設(shè)備的用戶體驗(yàn)至關(guān)重要。此外，安全是聯(lián)設(shè)備用戶最關(guān)心的問題之一，?HMD?和?VR?控制器都可以成為家庭絡(luò)遭受惡意攻擊的大門。

高度集成的藍(lán)牙低功耗?SoC

Silicon Labs?針對(duì)藍(lán)牙無(wú)線連接與控制應(yīng)用，推出了多款的?SoC?與模塊，以下將為您介紹一些代表產(chǎn)品的功能與特性。

EFR32BG22?系列?2?藍(lán)牙低功耗?SoC?是一款具有行業(yè)前沿的能效和接收器（?RX?）靈敏度的?SoC?，適用于節(jié)能型智能設(shè)備。這款?SoC?僅有?4 x 4 mm?的小尺寸，并支持?Secure Vault?安全功能。?EFR32BG22?和?EFR32BG22E?藍(lán)牙低功耗無(wú)線?SoC?解決方案是?Wireless Gecko Series 2?平臺(tái)的一部分。這些器件的設(shè)計(jì)高度注重能源效率，提供一流的超低傳輸功率和接收功率，高性能、低功耗?Arm? Cortex? -M33?內(nèi)核提供業(yè)界領(lǐng)先的能源效率，可將鈕扣電池壽命延長(zhǎng)長(zhǎng)達(dá)十年。

Silicon Labs?的?BG22?能夠協(xié)助創(chuàng)建節(jié)能應(yīng)用，而?BG22E?（?“E”?表示節(jié)能）通過延長(zhǎng)電池壽命和支持完全無(wú)需電池的設(shè)計(jì)，進(jìn)一步增強(qiáng)了節(jié)能優(yōu)勢(shì)。?BG22?和?BG22E?系列是適用于環(huán)境物聯(lián)或能量收集設(shè)備的市場(chǎng)領(lǐng)先的理想?SoC?，目標(biāo)應(yīng)用包括藍(lán)牙狀絡(luò)低功耗節(jié)點(diǎn)、智能門鎖、個(gè)人醫(yī)療保健和健身設(shè)備。

EFR32BG27?系列?2?藍(lán)牙低功耗?SoC?則是采用?WLCSP?（?2.3 x 2.6 mm?）和?QFN?封裝的緊湊型超低功耗?SoC?，支持高性能藍(lán)牙低功耗。?DCDC?升壓可實(shí)現(xiàn)寬電壓范圍，庫(kù)侖計(jì)數(shù)器可準(zhǔn)確跟蹤電池電量，支持?PSA 2?級(jí)安全性。?EFR32BG27?系列無(wú)線?SoC?使用鈕扣電池即可運(yùn)行，從而開創(chuàng)了新的可能性。現(xiàn)在，設(shè)備制造商可以在不犧牲性能和安全性的情況下，滿足極小封裝應(yīng)用的需求。

BG27?藍(lán)牙?SoC?集成?DCDC?升壓功能，可在低至?0.8?伏的電壓下工作，支持單節(jié)堿性和?1.5?伏鈕扣電池。此外，?BG27?的喚醒引腳可使倉(cāng)庫(kù)或運(yùn)輸途中的產(chǎn)品數(shù)月保持關(guān)閉狀態(tài)，功耗不到?20 nA?，確保電池保持電量可供使用。集成式庫(kù)侖計(jì)數(shù)器能夠精確監(jiān)控電池電量，避免關(guān)鍵應(yīng)用出現(xiàn)意外電池耗盡。目標(biāo)應(yīng)用包括互聯(lián)醫(yī)療保健設(shè)備、可穿戴設(shè)備、傳感器、開關(guān)、智能門鎖以及商用和?LED?照明。

EFR32BG24?系列?2?藍(lán)牙低功耗?SoC - EFR32BG24?是具有高性能無(wú)線和低功耗?SoC?，適用于電池高效型智能可穿戴設(shè)備，具有集成?AI/ML?加速器和獲得最高?PSA 3?級(jí)認(rèn)證的?Secure Vault??安全功能。?EFR32BG24?無(wú)線?SoC?是使用藍(lán)牙低功耗和藍(lán)牙狀絡(luò)實(shí)現(xiàn)物聯(lián)無(wú)線連接的理想選擇，適用于智能家居、照明和便攜式醫(yī)療保健產(chǎn)品。

EFR32BG24?憑借高性能?2.4 GHz RF?、低電流消耗、?AI/ML?硬件加速器和?Secure Vault??等關(guān)鍵功能，物聯(lián)設(shè)備制造商可以創(chuàng)建智能、穩(wěn)健、節(jié)能的產(chǎn)品，避免遠(yuǎn)程和本地絡(luò)攻擊。?ARM Cortex? -M33?運(yùn)行高達(dá)?78 MHz?，具有?1.5 MB?的閃存和?256kB?的?RAM?，可為要求苛刻的應(yīng)用提供資源，同時(shí)為未來(lái)增長(zhǎng)留出空間。目標(biāo)應(yīng)用包括關(guān)／集線器、傳感器、開關(guān)、門鎖、智能插頭、?LED?照明、燈具、血糖儀和脈搏血氧計(jì)。

滿足超低功耗物聯(lián)無(wú)線設(shè)備需求的解決方案

EFR32FG22?（?FG22?）系列?2?專有無(wú)線?2.4 Ghz SoC?是具有行業(yè)前沿的能效和接收器（?RX?）靈敏度的?SoC?，適用于節(jié)能型智能設(shè)備，僅有?4 x 4 mm?的小尺寸和支持?Secure Vault?安全功能。?EFR32FG22?和?EFR32FG22E?專有無(wú)線?2.4 Ghz SoC?解決方案是?Wireless Gecko Series 2?平臺(tái)的一部分。

FG22 SoC?將?38.4 MHz Arm? Cortex?-M33?內(nèi)核與?TrustZone?以及接收靈敏度達(dá)?-102.3 dBm?的高性能無(wú)線電集成在一起。?FG22?讓您能夠創(chuàng)建節(jié)能應(yīng)用，而?FG22E?（?“E”?表示節(jié)能）通過延長(zhǎng)電池壽命和支持完全無(wú)需電池的設(shè)計(jì)，進(jìn)一步增強(qiáng)了節(jié)能優(yōu)勢(shì)。這款?SoC?將超低傳輸和接收功率（?+6 dBm?下為?8.2 mA TX?，?3.6 mA RX?）、?1.2 μA?深度睡眠模式功率，以及諸如?RFSense?之類創(chuàng)新低功耗功能組合在一起，提供業(yè)界領(lǐng)先的能源效率，可延長(zhǎng)電池有限或能量收集選項(xiàng)的產(chǎn)品的運(yùn)行壽命。

Silicon Labs RS9116?無(wú)線模塊則是帶集成天線的超低功耗?RF?認(rèn)證?Wi-Fi 4 SiP?模塊（?802.11 b/g/n?），支持藍(lán)牙低功耗、經(jīng)典藍(lán)牙（?Bluetooth Classic?）和安全絡(luò)協(xié)議棧，具有?4.63 x 7.90 x 0.9 mm?的緊湊尺寸。?RS9116?無(wú)線模塊是單波段和雙波段模塊，可提供全面的多協(xié)議無(wú)線連接解決方案，包括?Wi-Fi?和雙模藍(lán)牙?5?。無(wú)線模塊具有功率優(yōu)化性能，可提供高數(shù)據(jù)吞吐量和擴(kuò)展的范圍，無(wú)線模塊并已通過?FCC?、?IC?和?ETSI/CE?認(rèn)證。

SiWx917 Wi-Fi 6?和藍(lán)牙低功耗?5.4?無(wú)線?SoC?是一款支持低功耗?Wi-Fi 6?與藍(lán)牙低功耗的?SoC?，適用于需要節(jié)能的智能設(shè)備，內(nèi)置高達(dá)?8 MB?的閃存和外部?PSRAM?。?SiWx917 SoC?是?Silicon Labs?功耗最低的?Wi-Fi 6 SoC?，是使用?Wi-Fi??、藍(lán)牙、?Matter?和?IP?絡(luò)實(shí)現(xiàn)安全云連接的超低功耗物聯(lián)無(wú)線設(shè)備的理想之選，非常適合于開發(fā)需由使用時(shí)間較長(zhǎng)的電池供電的設(shè)備。

SiWx917 SoC?包括超低功耗?Wi-Fi 6?及藍(lán)牙低功耗?5.4?無(wú)線?CPU?子系統(tǒng)，以及集成微控制器（?MCU?）應(yīng)用子系統(tǒng)、安全功能、**器件和電源管理子系統(tǒng)，所有這些都集成在一個(gè)尺寸為?7 x 7 mm?的?QFN?封裝中。無(wú)線子系統(tǒng)由運(yùn)行速度高達(dá)?160 MHz?的多線程處理器、基帶數(shù)字信號(hào)處理、模擬前端、?2.4 GHz RF?收發(fā)器和集成功率放大器組成。

SiWx917?的應(yīng)用子系統(tǒng)由運(yùn)行頻率高達(dá)?180 MHz?的?ARM? Cortex?-M4F?、嵌入式?SRAM?、閃存和傳感器集線器組成。?ARM? Cortex?-M4F?專門用于**器件和應(yīng)用相關(guān)處理，而絡(luò)無(wú)線處理器在獨(dú)立線程上運(yùn)行無(wú)線和絡(luò)協(xié)議棧，因此可提供完全集成的解決方案，可直接用于各種嵌入式無(wú)線物聯(lián)應(yīng)用。目標(biāo)應(yīng)用場(chǎng)景包括智能家居、消費(fèi)者健康和可穿戴設(shè)備、醫(yī)療保健、工業(yè)、零售、智能建筑和城市、資產(chǎn)跟蹤。

結(jié)語(yǔ)

在當(dāng)前快速變遷的環(huán)境中，開發(fā)智能設(shè)備不僅僅是技術(shù)創(chuàng)新，更是滿足用戶需求與提升生活質(zhì)量的重要途徑。在設(shè)計(jì)智能設(shè)備的過程中，設(shè)計(jì)者可通過運(yùn)用先進(jìn)的傳感技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析與人工智能等現(xiàn)代，智能設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)更高效、更智能的互動(dòng)方式，為用戶帶來(lái)更加便利和舒適的生活體驗(yàn)。?Silicon Labs?擁有完整的產(chǎn)品解決方案與技術(shù)支持服務(wù)，將是您開發(fā)相關(guān)產(chǎn)品的最佳合作伙伴之一。