基于MAXQ2010的低功耗便携式医学数据记录仪的设计

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  •     许多医学应用都需要不用外接电源线和数据线的便携式自供电设备,最明显的例子是病人随身携带用来测量心率、体温和其它健康指标的便携式数据记录仪。当然,还有很多复杂应用即使通过外部电源供电,也会需要一个小型的电池设备实现安全冗余和设备监控,如医院病房、病人居室、环境受控的实验室或贮藏设备环境参数(包括温度和湿度)都需要持续监控;另外便携设备的安装使用比需要外接电源和网线的设备更方便更灵活。在有些情况下,如需要病人随身携带的医疗设备,冷库的温度检测设备等,根本无法外接电源线和网线。

       便携医疗设备要求何种功能?首先,必须自带电源。通常可通过可充电的或不可充电的电池供电,尽管还有其它方式(如太阳能供电),但这取决于对电压和电流的要求。不管采用何种电源,电源的效率必须足够高,而且电池供电的便携设备在不需要满负荷工作时应可以进入“休眠”模式来尽可能降低功耗,休眠的设备可以被外部触发信号或定期的被“唤醒”,然后提高运算速度(当然功耗也会增加)进入正常工作模式。设备还应具备介于满负荷工作和“休眠”模式之间的一些工作模式来执行一些简单的任务(如访问存储器或刷新液晶及LED显示器数据),因为设备通常仅在某些条件下才会需要满负荷运算能力(如对传感器数据进行滤波和解码),这样就可以在功耗和运算速度之间进行某种程度的平衡。

       便携设备即使支持无线通信,但并不总是保证能够接入无线网络。取决于网络条件,某一时刻设备在有无线网络的环境中工作,下一时刻就有可能被移动到没有无线网络的环境中,或可能因断电造成无线网络临时关闭。在这些情况下,如果设备本身不支持无线通信,设备需要将随时采集的数据存储起来,以备将来上传到上一级系统进行数据处理。有一些关键数据(如环境安全失效数据,配置数据或设备驱动)必须保证存储安全,即使电池故障或被移除也不能丢失。

       便携设备的其它特性取决于具体应用需求,数据可以直接通过模拟传感器采集,也可以通过局域网络访问子系统读取,便携设备可以仅被动地采集数据,也可以在特定条件下主动地通过声音报警或向某人发信号告警。一些简单的数据采集设备在上传数据前根本无需用户干预,而另一些设备(如手持血糖仪或腕带式心脏监护仪)也许需要通过另外的输入输出设备而不是主机系统来更改配置或浏览数据。

    使用MAXQ2010设计便携式数据记录仪

       尽管业内有很多可供选择的微控制器,但 Maxim公司的 MAXQ系列低功耗混合信号RISC微控制器MAXQ2010 具有的特性非常适合设计电池供电的数据采集设备。MAXQ2010具有极低功耗,极高MIPS/mA比值,仅需很小的电池电流支持便携应用,集成的12位 8通道ADC可以采集很多类型的传感器数据,另外还支持许多类型的本地串行接口(如I2C, SPI, 同步/异步UART) ,可用来接入主机系统和串口非易失存储设备,或与本设备中的其它子系统通信。

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