可穿戴醫療是最被業內人士看好的可穿戴設備應用，隨著互聯網技術的應用擴大，智能醫療也將逐漸走向人們身邊。然而，對于可穿戴醫療設備的設計依然存在眾多技術難題，如何實現設備的低功耗特性、便攜性以及穩定性仍然是技術人員需要解決的首要問題。

　　MCU可以充分滿足大多數可穿戴設備的需求，此外，最新MCU可在單個芯片中集成大部分功能，這對降低可穿戴設備的整體尺寸和BOM成本都具有重要作 用。可以說，MCU直接決定了設備的整體性能。有鑒于此，筆者專門整合了10款主流的可穿戴醫療MCU（排名不分先后）。

　　一、TI MSP430FG47x可穿戴醫療的理想選擇

　　德州儀器 （TI）致力于為未來醫療電子領域帶來革命性變革，以提高醫療設備質量與易用性。TI 正在努力推進創新醫療電子設備的創新，不斷提高靈活性與易用性，努力降低成本

　　TI MSP430FG47x 超低功耗微處理器（MCU）產品系列，充分滿足工程師對可提供低功耗、高性能以及有針對性外設集成等特性的 MCU的需求，幫助他們迅速高效地開發具有可靠性、便捷性以及低成本等優勢的醫療設備。FG47x MCU 實現了完整信號鏈的片上集成，不但可降低設計復雜性，而且還可顯著節省空間與成本。這些器件將幫助開發人員改進醫療服務質量與產品易用性，滿足血糖計、數字體表、脈搏血氧計以及血壓／心率監測器等多種產品的需求。

　　MSP430FG47x 的主要特性與優勢

　　·片上集成了完整的信號鏈，包括兩個可配置的運算放大器、12 位數模轉換器（DAC）、比較器以及 16 位模數轉換器 （ADC），不但可縮減板級空間與物料清單成本，而且還可加速產品上市進程；

　　·16 位 Σ 型 ADC，可滿足應用對高分辨率信號轉換的需求；

　　·支持對比度控制的 128 段 LCD 驅動器可實現方便的診斷顯示；

　　·提供多種存儲器選擇：高達 60KB 的閃存與 2KB 的 RAM，可充分滿足便捷的可編程性需求；

　　·MSP430 MCU 的超低功耗提高了便攜性，電池使用時間長達 20 年以上；

　　·MSP430 MCU的集成智能外設可提供高性能，實現了非工作狀態下零功耗；

　　·兩種封裝選項可充分滿足各種印制電路板 （PCB） 的尺寸要求：80 引腳 QFP 或 113 焊球 BGA，大小僅為 7.1 毫米 x 7.1 毫米。

　　FG47x 器件是 TI 針對醫療應用的各種 MCU 產品系列中的最新成員。TI 可提供全系列嵌入式處理以及互補型模擬解決方案，幫助設計人員創建具有更高靈活性與便捷性的低成本醫療產品，從而改進診斷并提高易用性。TI MCU 解決方案的超低功耗可提高便攜性，實現更輕松的慢性疾病監護與治療。

　　二、Silicon labs efm32 gecko構造超低功耗系統

　　Silicon Labs 非常看好物聯網的廣闊的市場前景，這是Silicon Labs 全力以赴的領域；而且針對可穿戴設備和智能家居領域都有一系列的優質產品推出，去年年底還推出了一款新的SoC，它將具有超低功耗，支持并集成Zigbee、藍牙等多種協議標準，非常適合應用于可穿戴醫療等物聯網產品。

　　特點：

　　·高達 128 kB 的閃存和 16 kB RAM 內存

　　·多達 90 個 GPIO，驅動強度為 20 mA

　　·靈活的能耗管理系統，5 個不同能耗模式

　　·硬件 AES，128/256 位加密和解密

　　·適用于自主運行的周邊反射系統

　　·超低功耗的精度和模擬外圍設備

　　·具有高達 16 Mbps 的 UART 和 SPI 模式的 USART

　　·具有 100 nA 接收模式的低能耗 UART

　　·具有比較/捕獲功能的 16 位定時器/計數器

　　Silicon Labs 的 EFM32 Gecko 32 位微控制器（MCU） 系列包括 25 設備，這些設備具有高達 128 kB、8–16 kB RAM 的閃存，以及速度高達 32 MHz 的 CPU 的配置。基于強大的 ARM Cortex-M3 內核，Gecko 系列采用創新低能耗技術，節能模式喚醒時間縮短，可搭配各種外圍設備，是電池驅動應用及其他需要高性能和低功耗系統的理想選擇。

　　三、意法半導體首款M0+ MCU STM32L0，挑戰對手的殺手锏

　　今年，ST發布了一款新系列32位通用微控制器產品，此系列產品將大幅延長醫療保健設備的電池使用壽命。STM32L0超低功耗系列微控制器基于 32MHz ARM Cortex M0+處理器內核，內置12位模數轉換器（ADC） 和USB FS 2.0無晶振型解決方案。

　　新系列STM32微控制器讓客戶能夠取得前所未有的低功耗，整合高能效的ARM Cortex-M0+內核、優化架構、電源管理模式、超低功耗外設、支持節能型USB功能、獨有的超低功耗制造工藝。

　　此產品的內部模數轉換器樹立了一個新的低功耗標準，在100ksps轉換速率時，模數轉換器耗電僅為40μA，在1.14Msps時，功耗僅升至 200μA。結合處理器內核的優異能效和外設的超低功耗，新系列微控制器將降低健身追蹤器（fitness tracker）和家用煙火檢測器（smoke detector）等非充電電池供電設備的電池更換率，節省終端用戶的支出和廢舊電池對環境的影響。例如，使用一枚非充電型硬幣電池的健身追蹤器，在改用 STM32L0后，使用壽命可長達2年。

　　此系列微控制器的另一大優勢是，能夠讓設備制造商設計出電池更小的終端產品，從而縮減產品尺 寸、降低產品價格。例如，血糖計以及產品種類不斷增加的便攜式醫療儀器和健身器材。此外，新系列產品采用意法半導體獨有的CMOS制造工藝，不僅提供嵌入 式EEPROM存儲器，而且在25°C - 125°C工作溫度范圍內，取得了業內功耗變化最小的成績，創下高溫環境內功耗新低。

　　四&五、瑞薩適用于可穿戴式血壓監視儀的兩款MCU

　　血壓監視儀作為電子醫療產品的代 表，近年來在眾多家庭中迅速普及。隨著上臂式血壓監視儀的廣泛普及，可以輕松測量的手腕式血壓監視儀的需求也日益增加，而裝置的小型化、電池的高壽命化就變得尤為必要。此外，為了測量數據的共享，以及在哪兒都可以調出數據，就必須加強電腦或手機與USB / Bluetooth使用的通信功能，向泛網社會發展。

　　根據電池的高壽命化，或裝置的小型化可以降低所需電池的數量，因此需要低功耗。瑞 薩擁有豐富的MCU產品線，其中，R8CLx 內置LCD低功耗的8位MCU，R8C/Lx系列內置LCD驅動控制電路。它繼承了R8C/3x系列產品的很多外圍功能（如多功能定時器和各種通信功能） 以及38000/740和 H8/300L超低功耗系列產品中簡便易用的LCD驅動控制電路。

　　78K0R / LX3微控制器是16位單片機微控制器。它包括78K0R CPU核心和外圍功能器件如ROM/RAM，LCD控制器/驅動器，A/D，D/A轉換器，運算放大器，多功能的串行接口，多功能定時器，實時計數器，和看門狗定時器。

　　78K0R / LX3功能框圖

　　這兩款MCU均內置了LCD驅動控制電路，可實現低功耗，并包含了血壓監視儀所需的外圍功能，減少了傳統血壓監視儀的外置器件，進一步降低了設計成本。

　　六、ADI可穿戴無線心電監護儀精密模擬MCU

　　傳統心電監護儀通常需要隨身攜帶記錄監視儀，放在靠近病人頸部或腕部的口袋里，而無線心電圖監視儀的噪聲和干擾大大降低，尺寸減小到甚至可以安裝在電極 背面，能夠提供比傳統方案更精確的信號。這種電路價格便宜，且能夠提供診斷質量的1導聯心電圖跡線，驅動腿免除了對 60 Hz陷波濾波器的需求。所有的電路都能穿戴在衣服內，因此患者舒適度和隱私度大幅提高。

　　ADI的精密模擬MCU——ADuC7026在 單芯片內集成1 MSPS、12位、多通道高性能ADC的數據采集系統以及16/32位MCU和Flash/EE存儲器。其中，ADC具有多達12個單端輸入通道，另外還 有4個ADC輸入通道也可以和4個DAC的輸出引腳復用；MCU內核是ARM7TDMI，它是一個16位/32位RISC機器，其最高性能峰值高達41 MIPS。片內集成有8KB的SRAM和62KB非易失性Flash/EE存儲器。低功耗，高集成等特性，使得ADuC7026這款高精度MCU十分適合 作為無線心電圖監視儀的控制中樞。

　　ADuC7026功能框圖

　　七&八、飛思卡爾用于可穿戴無線醫療保健貼片的兩款MCU

　　可穿戴型無線貼片是一款一 體化監測工具， 可測量心率、呼吸模式和其他生命體征。該貼片適用于臨床和個人醫療保健應用。貼片型醫療保健產品可增加患者的移動性和舒適性，并可將生命體征數據無線上傳至云端，用于實時分析或長期保存記錄。飛思卡爾為該應用提供了豐富的低功耗、低成本MCU解決方案：

　　Kinetis KL1x系列ARM Cortex-M0+ MCU具備超低功耗的性能，還配備了豐富的模擬、通信、定時和控制外設，并和基于ARM CortexTM-M4核的Kinetis K10 MCU系列兼容。

　　帶有集成模擬前端的Kinetis K50 ARM Cortex-M4微控制器。K50微控制器具備超低功耗的設計，集成了電容式觸摸感應硬件等重要外設，能夠滿足醫療保健設備的各種要求。 除了上述特性以外，該器件還集成了支持DSP指令、符合行業標準的高性能32位ARM Cortex-M4 CPU，隸屬于一個配備32KB至1MB集成式閃存的器件系列。

　　Kinetis K50功能方框圖

　　九、美信用于生命體征監測服低功耗MCU

　　生命體征監測服（Fit）使專業醫護人員和迫切想要了解自身健康狀況的用戶能夠以低成本頻繁監測各項體征指標。高度集成的監護服設計可用于測量三導聯心電圖（ECG）、體溫和運動狀態。所有診斷工具均已集成到襯衫內部，不會影響穿著舒適度。

　　該新型智能監護服集成了干電極ECG測量技術、復雜的信號處理技術、溫度傳感器、運動傳感器、超低功耗微控制器及無線通信單元，是Maxim Integrated、Clearbridge VitalSigns和Orbital Research三家公司在經驗、技術、創新層面積極合作的成果。

　　其中，由美信推出的具有紅外模塊和USB 功能的16位MCU——MAXQ622，包含低功耗、高吞吐率、16位的RISC架構，128KB閃存和6KB數據SRAM，并具備超低功耗停止模式 （0.3μA，典型值）。該模式下，只有少數電路保持供電。喚醒源包括外部中斷、電源失效中斷以及定時器中斷。微控制器工作在1.70V至3.6V寬工作 電壓范圍，也可通過USB供電。

　　MAXQ622原理圖

　　十、Mircochip用于電離子滲入貼片設備的MCU

　　尼古丁貼片、防暈貼片是被大眾所熟悉的可穿戴式產品，這類產品為新一代電子產品奠定了基礎。其中，電離子滲入貼片是新一代電子產品中新興的應用。

　　隨著電子技術及低價、高效能MCU的發展，生產低成本的一次性藥物分配器已成為可能；許多消費者已在使用自助式電離子滲入產品，但是設計人員在設計電離子滲入貼片設備時面臨了許多挑戰，其中，最大的挑戰在于將關鍵電子元件制成可穿戴式組件，該組件在使用1次后就可能被丟棄，于是，貼片電子元件必須相當低價。

　　設備必須產生足夠的電壓，并在規定的一段時間內維持特定注入劑量所需的電流，才能使藥物透過皮膚完成注入。升壓穩壓器用于將電池的 低電壓升高到足夠的準位，進而讓所需電流通過皮膚。可使用成本低廉的鈕扣式鋰電池或者堿性電池為電子貼片元件供電。要同時滿足成本和功能要求，則需要小巧又高度集成的 MCU。

　　Microchip的8位MCU——PIC12F1822 就可用于這種設備，其具有內部10位ADC、固定參考電壓、比較器、PWM、硬件計時器和EEPROM，可滿足設計的集成要求。固定參考電壓可消 除對穩壓器或外部參考電壓源的需求，并使設計保持在8接腳MCU范疇內，以降低成本并縮小電路板尺寸。