几种解决方案助力智能手环转型升级

　　据研究机构IDC公布的报告显示，2016年第一季度中智能手环占据了一半的可穿戴设备的市场份额；2016年第二季度的可穿戴设备报告中，IDC已经将手环的数据剔除出局，并预计到了2020年智能手环在可穿戴设备中的市场份额将下降至28.5%。

　　可见，智能手环的市场销量在下滑，不得不面对的是，智能手环功能单一，很容易被其他电子产品所替代，虽然不少品牌从外观上下工夫，使智能手环往时尚方面靠拢，但收效甚微，对于消费者来说吸引力有限。正是有着这样的发展瓶颈，智能手环才应该寻求出路。

　　智能手环市场发展遭遇瓶颈，或许以下几种解决方案对智能手环寻找突破口和转型升级有所启示。

　　目前，从智能手表到运动手环，这些可穿戴应用都可以通过蓝牙无线技术将采集到的活动数据，发送到智能手机或平板电脑上，透过云端的数据分析，向用户反馈各类健康活动资讯。

　　一、基于ST BlueNRG-1的运动手环方案

　　BlueNRG-1基于Cortex M0的超低功耗蓝牙网络处理器，是上一代BLUENRG-MS进一步整合。BlueNRG-1是一个功耗极低的BLE单模网络处理器，符合蓝牙规范4.2，在安全性方面有了很大的提升。

　　BlueNRG-1在极低功率的休眠模式以及操作模式之间极短的转换时间实现了极低的平均电流消耗，从而延长电池寿命。BlueNRG-1较大的发射功率，使得信号传播距离加大，同时在多个信号源的环境下，更容易搜寻到目标信号。

　　BlueNRG-1工作温度范围是-40℃至105℃，极大地提升了芯片的耐高温性能。一般的消费品芯片，工作范围是-40℃至85℃。ST依托自有的晶源工厂，同时推出了车规级BLE BlueNRG-1。

　　【方案框图】

　　【系统功能】

　　（1）BlueNRG-1： 蓝牙低功耗资料无线传输，把读到sensor的数据传输接收端进行数据处理。

　　（2）计步器：LSM6DS3内部集成有硬件计步功能，很容易进行计步算法。

　　（3）检测相对海拔高度：经过检测LPS25HB的大气压值变化，可以比较容易检测出相对的海拔高度。

　　【方案特性】

　　1. 工作电压：1.7V-3.6V。

　　2. 16MHz或32MHz晶振。

　　3. 工作温度：-40℃至105℃。

　　4. 32MHz的M0内核。

　　5. 24K内存RAM。

　　6. 160kB flash。

　　7. 丰富的SPI，I2C，UART界面。

　　8. 15个GPIOs口。

　　9. 10bit ADC。

　　10. 低功耗：RX 7.3 mA， TX 8.2mA@0 dB，睡眠1uA

　　11. 发射功率：+8 dB m

　　12. 接收灵敏度：-88dB

　　13. 封装：WLCSP34（2.71x2.58），QFN32（5x5mm）。

　　二、基于Ambiq Apollo-512低功耗MCU的智慧手环解决方案

　　看护型心率手环Apollo-512 + 8002 + MCUBE 3630 + BLE Nordic51822。

　　Apollo MCU建基于具备精密浮点单元（FPU）的32位ARM Cortex-M4，在真实世界应用中，其功耗比其它MCU竞争产品降低五至十倍，这样惊人的功耗改善意味着可大大延长电池供电时间、能选择使用更小巧或更少量的电池，并/或有能力增添先前不可能实现的新特性；而这些优势对于穿戴式电子产品和其它电池供电应用是至关重要的。

　　Ambiq使用专利亚阈值功率优优化技术（Subthreshold Power Optimized Technology， SPOT）平台来实现上述的惊人功耗改善，Apollo MCU还有另一项独特之处，就是能同时最佳化工作和睡眠模式功率，在执行闪存中的指令时，其功耗低至行业领先的34µA/MH，并且具有低至140nA的 睡眠模式电流。

　　【方案框图】

　　【系统功能】

　　a. MCU： ARM Cortex M4F

　　b. 24H 心律参测

　　c. 计步， 睡眠， 卡路里参测

　　【方案特性】

　　a. 采用Ambiq 超低功耗MCU

　　b. 原相8002 心律参测

　　c. 医院看护的好帮手

　　三、基于Toshiba TZ1021+ AMS AS7000 的智慧健康手环方案

　　现今健康照护及老人化人口日益趋增， 穿戴式健康侦测需求倍增，以便能随时侦测老人，幼童或任何有需求的人的心跳变化，可做实时变化追踪。

　　【方案框图】

　　【系统功能】

　　使用AMS AS7000心跳传感器作为侦测前端， 透过LED发射穿透皮肤后折射回来的电流经过放大， TZ1021精准的ADC转换及算法后将心跳信息藉由BLE传输到手机App

　　【方案特性】

　　东芝TZ1000系列应用处理器整合了Bluetooth® Low Energy（LE）、低功率无线通信标准、传感器、处理器和闪存。

　　这些功能紧密地整合在单一封装芯片、从而缩小了安装面积、非常适用于小型可穿戴设备。该应用处理器对传感器所取得的数据进行分析处理、并且功率消耗非常低、所以适用于需电池长时间运行的可穿戴设备。

　　TZ1021产品整合了高分辨率ADC，可以将来自外部传感器的仿真信号（比如：脉冲波和心电图）转换成数字数据并将其传输至内部处理器。

　　TZ1021具有DSP的高性能ARM®Cortex®-M4F和浮点运算处理单元结合多个传感器（内部和外部传感器）的数据，从而提高了准确性。

　　AS7000具有目前最小的传感器尺寸，加上低噪度的光学前端设计及其特殊的算法，可以提供高精度的光学心律量测结果。

　　四、基于Toshiba TZ1041 的智慧健康手环

　　本方案是一款集心电、血压、脉搏于一体的智能健康腕带，在血压测量方面，采用的是非充气式血压监测技术，使用了大数据动态血压算法。在心率测量方面，支持动态测量，准确性高，处行业领先地位，采用光电容积技术，可以连续采集心电、血压、脉搏，使得数据更加准确。除此之外还有计步、卡路里、睡眠监 测、震动提醒等功能。采用蓝牙4.0和手机连接，支持android/ios系统。

　　【方案框图】

　　【系统功能】

　　1.心电图：通过高精度的模拟前端采集心电信号。

　　2.血压：抛弃传统测量方式，采用了大数据动态血压算法。

　　3.脉搏：通过PPG测量脉搏。

　　4.计步：精确的计算步数，了解运动情况。

　　5.睡眠：监测睡眠情况，提供科学的建议。

　　6.卡路里：计算运动所消耗的卡路里。

　　7.震动提醒：通过马达进行震动提醒。

　　【方案特性】

　　高度集成性：TZ1041处理器集成了低功耗蓝牙无线通信模块（BLE）、传感器、存储器以及ARM Cortex-M4F 48MHz处理器于一个封装内。可穿戴设备所必需的功能也集成于单一的封装中，这也在促成小型系统的设计的同时提高了自主设计的自由度。

　　超低功耗：TZ1041应用处理器系列为了最大限度的降低功耗，准备可供选择的多样化功率模式，为实现可穿戴设备尽可能长时间的运行提供可能。

　　高精度模拟前端：TZ1041应用处理器的另一大特点就是拥有高性能的模拟前端（AFE），集成了24bit高分辨率的模数（A/D）转换器，可将来自外部传感器的模拟信号（生物医学信号），比如脉搏和心电图（ECG）信号转换为数字信号，并传送至内部处理器，从而为医疗保健市场提供一个更为有效的解决方案。

　　该模拟前端在保证高精度的同时，也能低功耗地实现脉搏等生物医学信号的检测。

　　高度精确性：内部嵌入式ARM Cortex-M4F处理器，带数字信号处理器（DSP）的高性能ARM Cortex-M4F和浮点处理单元能够整合来自内部和外部的多个传感器的数据，以提高精确性（传感器融合），增加数据的可靠性。

　　集成了Bluetooth无线通信功能：Bluetooth低能耗控制器和射频（RF）电路的集成能够将原始数据和处理数据传输至智能手机和平板电脑等外部设备。可穿戴设备除了小巧的身体外，最重要的一个性能就是与外界互联沟通的能力，TZ1041系列支持低功耗蓝牙无线连接，能够实现快速无缝的数据分享。