基于Bluetooth 4.0 BLE 智能可穿戴解决方案

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关键词: 可穿戴设备,智能手表,Bluetooth 4.0

      智能可穿戴方案是对日常穿戴进行智能化设计、开发,Bluetooth 4.0 BLE 技术很快会成为可穿戴技术约定俗成的连接解决方案。

      可穿戴设备将会迎来高速发展阶段,在未来5年内,该市场的经济规模将达到500亿美元。从智能手表到健身跟踪器,各个可穿戴设备市场都在呈现出显着的增长。但凡日常生活用品,如眼镜、手环、衣服、鞋子、甚至帽子等,都可以应用蓝牙无线技术将采集来的活动资料,发送到智能手机或平板电脑的应用软体上,透过云端的资料分析,回馈给使用者生活健康提示等资讯。

      Bluetooth 4.0 BLE 智能可穿戴方案框图:

    基于Bluetooth 4.0 BLE 智能可穿戴解决方案

      世平集团推出的方案如下:

      一、基于 Atmel ATSAM4L多功能智能手表解决方案

      二、基于 ST STM32L151 光采集监测心率手表解决方案

      叁、基于 ST STM32L151 单导联心率监护手表解决方案

      四、基于 TI CC2541带计步功能手表解决方案

      五、基于 Toshiba TZ1001 高集成度智能手表解决方案

      一、基于 Atmel ATSAM4L多功能智能手表解决方案

      1. 功能框图 

    基于Bluetooth 4.0 BLE 智能可穿戴解决方案

      2. 功能描述

      ① 时间记录功能 :时间记录功能(年、月、日、星期、时、分、秒)、闹铃功能、码表功能。

      ② 温度测量功能:过温、欠温报警功能。

      ③ 气压测量功能: 根据气压值计算高度。

      ④ 加速度测量功能:3 轴加速度测量、计步功能、跌倒监测(选作)。

      ⑤ 心率测量功能:心电信号测量、心率资料计算、导联脱落监测。

      ⑥ OLED 显示功能:显示时间与日期、温度、气压、加速度数据、心率。

      ⑦ 电池管理功能:电池充电管理、电池放电管理。

      ⑧ 蓝牙资料传输功能 :向 BLE 设备传输温度资料、气压资料、加速度数据、传输心率资料。

      3. 重要特性

      ① 采用 Atmel ATSAM4LS2BA M4 处理器,最高可达 48MHz

      ② 采用 TDK 超小尺寸蓝牙模组

      ③ 采用 NXP PCF8563T低功耗的CMOS即时时钟/日历晶片

      ④ 温度测量采用 ADI ADT7420 ±0.25°C精度、16位元数位 I2C 温度感测器

      ⑤ 气压测量采用 EPCOS T5402 测量范围在 300 hPa ~ 1100 hPa 数字气压感测器

      ⑥ 加速度测量采用 ADI ADXL362 超低功耗、3轴MEMS加速度计

      ⑦ 心率测量采用 ADI AD8232 单导联心率监护模拟前端

      4. 方案照片 

    基于Bluetooth 4.0 BLE 智能可穿戴解决方案

      二、基于 ST STM32L151 光采集监测心率手表解决方案

      1. 功能框图 

    基于Bluetooth 4.0 BLE 智能可穿戴解决方案

      2. 功能描述

      ① 计步功能的检测:当人行走时,能够根据加速度的变化采集步数资料

      ② 心率的检测:将 ADPD142RG 的绿色 LED 灯贴近人的动脉时,能够利用光的反射对心跳进行监测。

      ③ 支援蓝牙低功耗 4.0 无线通讯:BlueNRG 将计步资料与心跳检测资料利用 BLE 模组发送到手机上。

      3. 重要特性

      ① 采用 ST STM32L151高性能ARM Cortex-M3 32位元内核晶片,在32MHz时高达33DMIPS;

      ② 采用 ST BlueNRG嵌入BlueNRG4.0 Low-Energy协定栈蓝牙网路处理晶片

      ③ 加速度测量采用 ST LIS3DH 超低功耗、3轴MEMS加速度计

      ④ 心率监测采用 ADI ADPD142RG 红绿光LED测心率

      4. 方案照片(下图是光采集监测心率的模组,主机板还在开发中) 

    基于Bluetooth 4.0 BLE 智能可穿戴解决方案

      三、基于 ST STM32L151 单导联心率监护手表解决方案

      1. 功能框图 

    基于Bluetooth 4.0 BLE 智能可穿戴解决方案

      2. 功能描述

      ① OLED 介面显示:介面会在不同情况下显示:无连接状态、有连接状态、睡眠状态、卡路里、步数、距离、完成度、警告、提醒(包括久坐提醒、闹钟)、环境温湿度,心率状况,大气压,紫外线强度,充电显示,显示 24小时制时间

      ② 按键控制功能:通过按键,控制不同功能及OLED介面显示

      ③ 资料存储功能:支援运动资料和睡眠资料存储

      ④ 同步资料功能:通过蓝牙 4.0 与移动设备同步

      3. 重要特性

      ① 采用 ST STM32L151高性能ARM Cortex-M3 32位元内核晶片,在32MHz时高达33DMIPS;

      ② 采用 ST BlueNRG嵌入BlueNRG4.0 Low-Energy协定栈蓝牙网路处理晶片

      ③ 加速度测量采用 ST LIS3DH 超低功耗、3轴MEMS加速度计

      ④ 温湿度测量采用 ST HTS221 电容数位感测器

      ⑤ 心率测量采用 ADI AD8232 单导联心率监护模拟前端

      四、基于 TI CC2541带计步功能手表解决方案

      1. 功能框图 

    基于Bluetooth 4.0 BLE 智能可穿戴解决方案

      2. 功能描述

      ① OLED 介面显示:介面会在不同情况下显示:无连接状态、有连接状态、睡眠状态、卡路里、步数、距离、完成度、警告、提醒(包括久坐提醒、闹钟)、充电显示,显示 24 小时制时间

      ② 敲击功能:敲击一次,切换显示内容敲击四次;切换设备模式(追踪睡眠或追踪运动)

      ③ 资料存储功能:支援运动资料和睡眠资料存储

      ④ 同步资料功能:通过蓝牙 4.0 与移动设备同步

      3. 重要特性

      ① 采用 TI CC2541 低能耗 2.4GHz 蓝牙应用的片载系统 (SoC) 解决方案。

      ② 采用 NXP PCF8563T低功耗的CMOS即时时钟/日历晶片

      ③ 加速度测量采用 ADI ADXL345 超低功耗、3轴MEMS加速度计

      4. 方案照片 

    基于Bluetooth 4.0 BLE 智能可穿戴解决方案

      五、基于 Toshiba TZ1001 高集成度智能手表解决方案

      1. 功能框图 

    基于Bluetooth 4.0 BLE 智能可穿戴解决方案

      2. 功能描述

      ① OLED 介面显示:介面会在不同情况下显示卡路里、步数、距离、完成度、心电显示、脉搏显示、充电显示,显示时间

      ② 两个功能按键:

      左按键长按:设备开机或关机

      左按键按一次:进入启动模式后,进入测量页面

      左按键按两次:进入启动模式后,进入体验页面

      右按键按一次:进入启动模式后,打开蓝牙,和手机进行连接

      ③ 同步资料功能:通过蓝牙 4.0 与移动设备同步时间、心电、脉搏、计步等资料

      3. 重要特性

      ① 采用集成了符合低功耗的 Bluetooth 4.0,以及感测器和处理器,专门应用于穿戴式装置的 Toshiba TZ1001

      ② 采用 Toshiba TC7763 符合 Qi 无线充电标准、可实现最高达 5w 的输出功率的无线充电晶片

      ③ 采用 Toshiba TCR2DG33 LDO 进行电压转换供电给主晶片

    (审核编辑: 智汇张瑜)

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