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个人健康设备的蓝牙BLE解决方案

电子设计 2019-01-29 08:16 次阅读

虽然专有的ANT协议在为健康和健身设备提供低功耗通信框架方面起到了领先作用,但蓝牙低功耗(BLE)已成为一种极具吸引力的替代方案。除了低功耗要求外,BLE设计还允许工程师利用市场上大量安装的蓝牙设备来创建新的复杂应用。对于工程师而言,BLE的实施既可以从BlueRadios,Panasonic和RFM等供应商处下载基于模块的解决方案,也可以部署基于CSR德州仪器的BLE IC的定制解决方案。

半导体制造商还可以将IC中的BLE和经典蓝牙功能结合起来,创建双模式或所谓的“蓝牙智能就绪”解决方案,为低功耗无线设备提供前端解决方案。事实上,蓝牙智能就绪消费产品(包括第三代iPad和几乎所有新智能手机)的快速普及为单模BLE启用提供了基础 - 也称为蓝牙智能设备。公司只需开发合适的应用程序,即可使用低功耗BLE设备传输的实时数据,将智能手机变成基站,用于实时健康监测和健身管理系统。

BLE标准专门用于降低功耗。使用无连接协议,BLE设备建立非常快速的连接,并使用快速突发在每次连接期间传输少量数据(图1)。最大功耗为几毫安,典型待机功耗在微安范围内。此外,BLE设备可以进入睡眠模式并快速重新唤醒以完成这些快速突发活动。结果是低功耗通信解决方案,消耗了经典蓝牙设计所需功率的大约10%。结果,诸如心率监测器(HRM)或其他健康设备中常用的纽扣电池可以为BLE外围设备供电数月甚至数年。

个人健康设备的蓝牙BLE解决方案

图1:典型的BLE连接事件包括一系列快速突发活动。对于比例,唤醒阶段需要不到500μs,此处显示的完整事件持续约2.3 ms。 (德州仪器公司提供。)

体育和健身市场很可能是第一个利用BLE在HRM,计步器等应用中的优势的市场。在典型的健康和健身设备(例如HRM)中(图2),电极测量与每次心跳相关的皮肤表面上的电位的微小变化。所产生的信号由诸如飞思卡尔MC9S08JM60的MCU放大,滤波和处理,其使用蓝牙无线电来发送包括每分钟节拍甚至原始波迹的数据突发。在接收器方面,智能手机应用程序将显示结果以及其他健身相关结果的计算值,例如估计的卡路里,氧气消耗等。

个人健康设备的蓝牙BLE解决方案

图2:在典型的心率监测器中,MCU处理心率信号,检测为皮肤表面电极上的小电位变化,并通过蓝牙无线电传输数据。 (由飞思卡尔半导体公司提供。)

工程师可以利用BlueRadios,Panasonic和RFM提供的模块提供的插入式BLE解决方案,或CSR和德州仪器的IC。 BlueRadios提供其BR-LE4.0-S2A模块作为完整解决方案,包括支持Apple的iPhone 4s(iOS)和Android平台的智能手机应用程序。工程师可以使用文本字符串或嵌入在提供的C库上构建的自定义代码来配置和控制无线电调制解调器。对于编程,模块支持无线固件更新以及通过双线UART接口进行通信。

提供软件可调节的发射器功率,模块仅消耗22 mA(Tx)和18 mA(Rx)。在空闲模式下,模块仅需0.22 mA,在深度睡眠模式(带定时器)期间仅消耗0.4μA电流。 BR-LE4.0-S2A模块有三种型号 - 带有U.FL连接器,带或不带RF芯片天线。

对于需要多模功能的应用,工程师可以利用Panasonic和RFM的模块。 Panasonic提供专为Smart-Ready应用而设计的双模模块。 Panasonic ENW-89823A2JF基于德州仪器CC2564蓝牙IC,是该公司PAN1316/1326 RF模块系列的成员。该模块在全无线电吞吐量下仅消耗33 mA,具有双模式操作,提供经典蓝牙和蓝牙低功耗连接。 PAN1326为基本PAN1316配置添加了天线。

单芯片解决方案

除了这些模块外,CSR和TI提供的IC还可提供单模BLE要求的解决方案。 CSR1000 IC是CSR的uEnergy蓝牙平台的成员。 CSR1000专为紧凑型设计(如HRM,计步器和其他个人设备)而设计,结合了片上ADC,PWM,12个可编程IO-s,看门狗定时器,64 KB RAM,64 KB ROM和其他功能。采用32引脚5 x 5 mm QFN封装。该器件具有+8 dBm最大Tx输出功率和-92 dBm Rx灵敏度。在休眠模式下,CSR1000要求低于0.6μA。

德州仪器(TI)CC2540 SoC旨在简化低功耗BLE连接设计,仅需少量外部元件即可提供完整的BLE实现(图3)。该器件采用6 x 6 mm QFN40封装,需要24 mA(Tx)和19.6 mA(Rx),并支持多种睡眠模式。在最深度睡眠模式下,外部中断保持启用状态,器件仅需0.4μA。

个人健康设备的蓝牙BLE解决方案

图3:除了一些去耦电容(现在显示)外,德州仪器(TI)CC2540 SoC仅需几个外部元件即可实现完整的BLE设计。

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BCM4358 5G WiFi 802.11ac客户端

BCM4356 5G WiFi 802.11ac客户端

实现单流和双流802.11ac规范,分别实现高达433和867 Mb / s的速度,并向下兼容不推荐用于新设计802.11 b / g / a / n devices。   此产品系列用作智能手机,平板电脑,机顶盒,数字电视,PC产品和其他设备中的客户端设备需要小尺寸和低功耗连接解决方​​案的产品。每款产品都有一个单芯片双频收发器,集成了完整的802.11ac无线子系统中的所有主要功能模块,包括无线电,基带和MAC,以及根据客户应用要求,蓝牙和FM收音机。这些高度集成的解决方案可提供家庭和企业中高质量视频和媒体应用所需的更高覆盖率和吞吐量性能,并且无论使用何种应用处理器,都可以添加到任何终端产品中。 功能 单流和双流IEEE 802.11ac解决方案,数据速率高达433.3和866.7 Mb / s 完整的IEEE 802.11a / b / g / n双频段不推荐用于新设计与增强性能的兼容性 支持20,40和80 MHz频道—将802.11n解决方案的带宽提高一倍—可选的SGI(256 QAM调制) 256 QAM,一种提高数据传输效率的高阶调制方案 符合802.11ac标准的发送波束成形,低密度奇偶校验码( LDPC)和空时分组编码(STBC)用于扩展覆盖范围。 Broadcom的TurboQAM®技术实现...
发表于 07-04 13:15 4次 阅读
BCM4356 5G WiFi 802.11ac客户端

BCM4350 5G WiFi 802.11ac客户端

实现单流和双流802.11ac规范,分别实现高达433和867 Mb / s的速度,并向下兼容不推荐用于新设计802.11 b / g / a / n devices。   此产品系列用作智能手机,平板电脑,机顶盒,数字电视,PC产品和其他设备中的客户端设备需要小尺寸和低功耗连接解决方​​案的产品。每款产品都有一个单芯片双频收发器,集成了完整的802.11ac无线子系统中的所有主要功能模块,包括无线电,基带和MAC,以及根据客户应用要求,蓝牙和FM收音机。这些高度集成的解决方案可提供家庭和企业中高质量视频和媒体应用所需的更高覆盖率和吞吐量性能,并且无论使用何种应用处理器,都可以添加到任何终端产品中。 功能 单流和双流IEEE 802.11ac解决方案,数据速率高达433.3和866.7 Mb / s 完整的IEEE 802.11a / b / g / n双频段不推荐用于新设计与增强性能的兼容性 支持20,40和80 MHz频道—将802.11n解决方案的带宽提高一倍—可选的SGI(256 QAM调制) 256 QAM,一种提高数据传输效率的高阶调制方案 符合802.11ac标准的发送波束成形,低密度奇偶校验码( LDPC)和空时分组编码(STBC)用于扩展覆盖范围。 Broadcom的TurboQAM®技术实现...
发表于 07-04 13:13 14次 阅读
BCM4350 5G WiFi 802.11ac客户端

BCM43162 5G WiFi 802.11ac客户端

实现单流和双流802.11ac规范,分别实现高达433和867 Mb / s的速度,并向下兼容不推荐用于新设计802.11 b / g / a / n devices。   此产品系列用作智能手机,平板电脑,机顶盒,数字电视,PC产品和其他设备中的客户端设备需要小尺寸和低功耗连接解决方​​案的产品。每款产品都有一个单芯片双频收发器,集成了完整的802.11ac无线子系统中的所有主要功能模块,包括无线电,基带和MAC,以及根据客户应用要求,蓝牙和FM收音机。这些高度集成的解决方案可提供家庭和企业中高质量视频和媒体应用所需的更高覆盖率和吞吐量性能,并且无论使用何种应用处理器,都可以添加到任何终端产品中。 功能 单流和双流IEEE 802.11ac解决方案,数据速率高达433.3和866.7 Mb / s 完整的IEEE 802.11a / b / g / n双频段不推荐用于新设计与增强性能的兼容性 支持20,40和80 MHz频道—将802.11n解决方案的带宽提高一倍—可选的SGI(256 QAM调制) 256 QAM,一种提高数据传输效率的高阶调制方案 符合802.11ac标准的发送波束成形,低密度奇偶校验码( LDPC)和空时分组编码(STBC)用于扩展覆盖范围。 Broadcom的TurboQAM®技术实现...
发表于 07-04 13:12 16次 阅读
BCM43162 5G WiFi 802.11ac客户端

BCM11211 Persona™媒体处理器

BCM11211是Broadcom Persona®系列的一部分。 IP通信应用处理器。  BCM11211是Broadcom的Persona IP通信处理器系列的一部分。 BCM11211连接Broadcom的蓝牙,Wi-Fi和GPS连接产品,允许原始设备制造商(OEM)添加技术以扩展下一代产品的功能。  功能 运行基于Linux®的Broadcom MediaxChange™软件,这是经过现场验证的PhonexChange&trade的最新语音,视频和多媒体版本;软件 采用Broadcom创新的音频清晰度技术SmartAudio®,可显着提高IP网络的音质。 BCM11181 VideoCore®的无胶接口; III多媒体协处理器 10/100 Base-TX以太网媒体访问控制器(MAC)和物理层(PHY),支持自动关机绿色模式 应用 IP语音(VoIP)...
发表于 07-04 10:13 36次 阅读
BCM11211 Persona™媒体处理器

BCM2040-1 用于鼠标和键盘的单芯片蓝牙

集成是实现当今PC原始设备制造商系统成本目标的关键。通过将当今鼠标和键盘中的所有组件集成到BCM2040中,可以实现较低的系统成本,从而接近不推荐用于新设计有线鼠标和键盘的价格点。 BCM2040可直接连接鼠标光学或球形编码器和键盘扫描矩阵。   BCM2040是低成本蓝牙鼠标和键盘设备设计的重大突破。 BCM2040是一款真正的单芯片,集成了整个配置文件,应用程序和蓝牙协议栈,完全符合人机界面设备的Bluetooth SIG规范。该设备完全符合1.1版蓝牙规范,并支持关键的蓝牙1.2版功能,包括自适应跳频和快速连接,这对个人计算机中的鼠标和键盘应用至关重要。    功能 具有完全集成的人机接口设备(HID)配置文件和蓝牙1.1版堆栈的单芯片蓝牙设备  On-板8051处理器和RAM / ROM内存  自定义集成蓝牙核心处理器已经过优化,可支持HID配置文件并最大限度地降低功耗 应用程序 无线手机 无线耳机 无线键盘和鼠标 无线扬声器 智能设备 ...
发表于 07-04 10:08 32次 阅读
BCM2040-1 用于鼠标和键盘的单芯片蓝牙

BCM2035 蓝牙®单芯片HCI解决方案

单芯片独立基带处理器,集成2.4-GHz收发器,适用于蓝牙1.1和1.2应用。   Broadcom BCM2035是一款单芯片独立基带处理器,集成2.4 GHz收发器,适用于蓝牙1.1和1.2应用。通过将关键组件集成到设备中,无需外部闪存和有源组件,从而最大限度地减少了实施蓝牙系统的占地面积和系统成本。 BCM2035是通过USB或UART和PCM音频接口需要Bluetooth SIG标准主机控制器接口(HCI)的任何语音和/或数据应用的最佳解决方案。 BCM2035基于BCM2033蓝牙基带核心,外围传输单元和微处理器单元的生产和UnPlugFest验证架构。微处理器单元将低级协议栈存储在只读存储器(ROM)和补丁随机存取存储器(RAM)中,以提供最大的灵活性。 功能 任何单芯片解决方案的最高可用BT无线电性能 小数N频率合成器支持12至40 MHz的任何晶体或TCXO光源 应用 智能设备...
发表于 07-04 10:08 38次 阅读
BCM2035 蓝牙®单芯片HCI解决方案

BCM2042 高级无线键盘/鼠标蓝牙®解

真正的单芯片,集成了整个配置文件,应用程序和蓝牙协议栈,完全符合人机界面设备的蓝牙SIG规范。  BCM2042是低成本蓝牙鼠标和键盘设备设计的重大突破。 BCM2042完全符合2.0版蓝牙规范,包括自适应跳频和快速连接,这些对于个人计算机中的鼠标和键盘应用至关重要。集成是实现当今PC制造商的系统成本目标的关键。通过将当今鼠标和键盘中的所有组件集成到BCM2042中,可以实现较低的系统成本,从而接近不推荐用于新设计有线鼠标和键盘的价格点。 BCM2042可直接连接鼠标光学或球形编码器和键盘扫描矩阵。  功能 具有完全集成人机界面的单芯片蓝牙设备设备(HID)配置文件和完整蓝牙堆栈 板载8051处理器和RAM / ROM内存 成本优化的鼠标和键盘应用解决方案,通过集成实现最低成本所有外部组件 取代现有鼠标或键盘处理器和内存并添加蓝牙功能 应用程序 无线手机 无线耳机 无线键盘和鼠标 无线扬声器 笔记本电脑 个人电脑 数字电视 游戏设备 智能设备...
发表于 07-04 10:08 35次 阅读
BCM2042 高级无线键盘/鼠标蓝牙®解

CABLEMEDEA 家庭网络连接软件

CableMedea™是一个全面而完整的软件住宅网关包。 CableMedea™是一种全面的软件住宅网关软件包,旨在显着缩短产品上市时间,节省开发成本。它可用于有线调制解调器VoIP网关,有线调制解调器无线网关,电缆调制解调器,有线机顶盒,CableHome网关和PacketCable网关。该产品的完整性使开发人员无需使用额外的第三方软件包,最大限度地减少评估周期和解决接口兼容性问题的软件开发工作。 功能 包括对CableHome™,住宅网关和CableOffice合规性的所有必要支持 为Broadcom的DOCSIS®开发; 1.1和2.0住宅网关产品 管理和配置直观的基于Web的GUI,符合CableHome的CMP实施,SNMPv3,远程功能/服务启用/禁用,远程升级和DOCSIS® 1.1和2.0安全软件下载 LAN连接包括以太网,802.11无线,USB,HomePlug,HPNA,蓝牙,DHCP服务器和UPnP QoS 应用程序 家庭网关 机顶盒 IP语音(VoIP)...
发表于 07-04 10:04 29次 阅读
CABLEMEDEA 家庭网络连接软件

BCM1104 千兆IP电话芯片

IP电话芯片使制造商能够构建具有硬件安全性和卓越语音质量的IP电话。   芯片也是集成了千兆以太网(10/100/1000 Mb / s)交换机和两个快速以太网(10/100 Mb / s)收发器,可以选择性地开发传统的快速以太网IP电话设计,而无需额外增加外部收发器的成本。通过添加外部千兆以太网收发器,制造商可以轻松升级其设计以创建千兆以太网IP电话型号。 功能 BCM1104是下一代芯片,集成硬件安全性,高级服务质量(QoS)技术和千兆以太网(GbE)交换机 基于具有增强DSP功能的RISC架构,为中端IP电话提供优化的性能水平 的BroadSAFE&安培;贸易;带有用于AES加密和SHA-1身份验证算法的硬件加速的安全模块 灵活的外设接口架构可以连接无线局域网,蓝牙和视频设备而无需胶合逻辑 应用程序 IP电话 VoIP住宅终端适配器 IP PBX系统...
发表于 07-04 09:51 56次 阅读
BCM1104 千兆IP电话芯片

SN74ALVCH16244 具有三态输出的 16 位缓冲器/驱动器

这个16位缓冲器/驱动器设计用于1.65 V至3.6 VVCC操作。 < p> SN74ALVCH16244专为提高三态存储器地址驱动器,时钟驱动器和面向总线的接收器和发送器的性能和密度而设计。 该器件可用作四个4位缓冲器,两个8位缓冲区或一个16位缓冲区。它提供真正的输出和对称的低电平有效输出使能(> OE)输入。 确保上电期间的高阻态或者断电,OE应通过上拉电阻连接到VCC;电阻的最小值由驱动器的电流吸收能力决定。 有源总线保持电路将未使用或未驱动的输入保持在有效的逻辑状态。不建议在上拉电路中使用上拉或下拉电阻。 特性 德州仪器广播公司的成员?系列 工作电压范围为1.65 V至3.6 V 最大tpd为3 ns,3.3 V ±24-mA输出驱动电压为3.3 V 数据输入端的总线保持消除了对外部上拉/下拉电阻的需求 每个JESD的闩锁性能超过250 mA ESD保护超过JESD 22 2000-V人体模型(A114-A) 200-V机型(A115-A) ...
发表于 10-15 17:42 56次 阅读
SN74ALVCH16244 具有三态输出的 16 位缓冲器/驱动器

SN74AHCT16541 具有三态输出的 16 位缓冲器/驱动器

'AHCT16541器件是同相16位缓冲器,由两个8位部分组成,具有独立的输出使能信号。对于任一8位缓冲区,两个输出使能(1OE1 \和1OE2 \或2OE1 \和2OE2 \)输入都必须为低电平才能使相应的Y输出有效。如果任一输出使能输入为高电平,则该8位缓冲器部分的输出处于高阻态。 为了确保上电或断电期间的高阻态,OE \应通过上拉电阻连接到VCC;电阻的最小值由驱动器的电流吸收能力决定。 SN54AHCT16541的特点是可在-55°C至125°C的整个军用温度范围内工作。 SN74AHCT16541的工作温度范围为-40°C至85°C。   特性 德州仪器WidebusTM家庭成员 EPICTM(增强型高性能注入CMOS)工艺 输入兼容TTL电压 分布式VCC和GND引脚最大限度地降低高速开关噪声 流通式架构优化PCB布局 闩锁性能每JESD超过250 mA 封装选项包括塑料收缩小外形(DL),薄收缩小外形(DGG)和超薄外形(DGV)封装以及使用25密耳中心的380密耳细间距陶瓷扁平(WD)...
发表于 10-15 17:35 36次 阅读
SN74AHCT16541 具有三态输出的 16 位缓冲器/驱动器

SN74ABT827 具有三态输出的 10 位缓冲器/驱动器

这些10位缓冲器或总线驱动器为宽数据路径或带有奇偶校验的总线提供高性能总线接口。 3态控制门是一个2输入与门,具有低电平有效输入,因此,如果输出使能(OE1 \或OE2)输入为高电平,则所有10个输出都处于高阻态。 'ABT827在输出端提供真实数据。 当VCC介于0和2.1 V之间时,器件在上电或断电期间处于高阻态。但是,为了确保2.1 V以上的高阻态,OE \应通过上拉电阻连接到VCC;电阻的最小值由驱动器的电流吸收能力决定。 SN54ABT827的特点是在-55°C至125°C的整个军用温度范围内工作。 SN74ABT827的工作温度范围为-40°C至85°C。 特性 最先进的EPIC -IIBBiCMOS设计显着降低功耗 流通式架构优化PCB布局 每个JEDEC标准JESD-17的闩锁性能超过500 mA 典型V < sub> OLP (输出接地反弹)&lt; 1 V VCC= 5 V,TA= 25°C 上电和断电期间的高阻状态 高驱动输出(-32-mA IOH,64-mA IOL) 封装选项包括塑料小外形...
发表于 10-15 16:03 117次 阅读
SN74ABT827 具有三态输出的 10 位缓冲器/驱动器

SN7404 六路反向器

这些设备包含六个独立的逆变器。 特性 可靠的德州仪器质量和可靠性 < /DIV> 参数 与其它产品相比 反向缓冲器/驱动器   Technology Family VCC (Min) (V) VCC (Max) (V) Bits (#) Voltage (Nom) (V) F @ Nom Voltage (Max) (Mhz) ICC @ Nom Voltage (Max) (mA) tpd @ Nom Voltage (Max) (ns) IOL (Max) (mA) IOH (Max) (mA) Schmitt Trigger Rating Operating Temperature Range (C) Pin/Package &...
发表于 10-15 15:56 158次 阅读
SN7404 六路反向器

SN74ABT162244 具有三态输出的 16 位缓冲器/驱动器

?? ABT162244器件是16位缓冲器和线路驱动器,专门用于改善三态存储器地址驱动器的性能和密度,时钟驱动器,以及面向总线的接收器和发射器。这些器件可用作四个4位缓冲器,两个8位缓冲器或一个16位缓冲器。这些器件提供同相输出和对称低电平有效输出使能(OE)输入。 输出设计用于提供或吸收高达12 mA的电流,包括等效的25- 用于减少过冲和下冲的串联电阻。 确保上电或上电时的高阻态向下,OE \应通过上拉电阻连接到VCC;电阻的最小值由驱动器的电流吸收能力决定。 这些器件完全适用于使用Ioff和上电3的热插拔应用-州。 Ioff电路禁用输出,防止在断电时损坏通过器件的电流回流。上电和断电期间,上电三态电路将输出置于高阻态,从而防止驱动器冲突。 特性 德州仪器广播公司的成员??系列 输出端口具有等效性25- 串联电阻,所以没有外部电阻是必需 典型VOLP(输出接地反弹)&lt; 1 V VCC= 5 V,TA= 25°C 上电和断电期间的高阻状态 Ioff和上电3状态支持热插拔 分布式VCC和GND引脚最大...
发表于 10-15 15:53 98次 阅读
SN74ABT162244 具有三态输出的 16 位缓冲器/驱动器

SN74ABT16240A 具有三态输出的 16 位缓冲器/驱动器

'ABT16240A器件是16位缓冲器和线路驱动器,专门用于改善三态存储器地址驱动器,时钟驱动器的性能和密度,和面向总线的接收器和发射器。 这些器件可用作4个4位缓冲区,2个8位缓冲区或1个16位缓冲区。这些器件提供反相输出和对称低电平有效输出使能(OE \)输入。 为了确保上电或断电期间的高阻态,OE \应通过上拉电阻连接到VCC;电阻的最小值由驱动器的电流吸收能力决定。 SN54ABT16240A的特点是可在-55°C至125°C的整个军用温度范围内工作。 SN74ABT16240A的工作温度范围为-40°C至85°C。 特性 Widebus和EPIC-IIB是德州仪器公司的商标。 德州仪器WidebusTM家庭成员 最先进的EPIC -IIBTMBiCMOS设计显着降低功耗 典型VOLP(输出接地反弹)&lt; 1 V,VCC= 5 V,TA= 25°C 分布式VCC和GND引脚配置最大限度地降低高速开关噪声 流通式架构优化PCB布局 高驱动输出(-32-mA IOH,64-mA IOL) ...
发表于 10-15 15:43 71次 阅读
SN74ABT16240A 具有三态输出的 16 位缓冲器/驱动器