全面的硬件/軟件參考設(shè)計(jì)包括用于各種健康參數(shù)的傳感器

對(duì)于設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)來(lái)說(shuō)，開(kāi)始一個(gè)新項(xiàng)目既是激動(dòng)人心的時(shí)刻，也是充滿挑戰(zhàn)的時(shí)刻。這是一個(gè)在（希望）有趣的項(xiàng)目上使用新組件和工具來(lái)創(chuàng)造一些特別的東西的機(jī)會(huì)。但這也是一個(gè)挑戰(zhàn)，因?yàn)槌伺c設(shè)計(jì)相關(guān)的問(wèn)題外，團(tuán)隊(duì)還必須應(yīng)對(duì)上市時(shí)間壓力、營(yíng)銷變化和客戶反饋。這就是為什么一個(gè)好的參考設(shè)計(jì)可以通過(guò)壓縮前期工作和最大限度地減少意外來(lái)產(chǎn)生重大影響。

當(dāng)然，一些初步的軟件開(kāi)發(fā)可以使用 PC、開(kāi)發(fā)工具、處理器仿真器，甚至是部分電路的粗略面包板立即開(kāi)始。然而，很快，實(shí)際的電路——“硬件”——就需要進(jìn)行認(rèn)真的開(kāi)發(fā)、調(diào)試、硬件/軟件集成，甚至一些預(yù)生產(chǎn)的試驗(yàn)單元。

對(duì)于可穿戴設(shè)備，團(tuán)隊(duì)的問(wèn)題被一個(gè)不可避免的事實(shí)放大：設(shè)備需要與不同的模擬傳感器接口，每個(gè)傳感器都有獨(dú)特的信號(hào)接口電平、類型和噪聲問(wèn)題。例如，EKG 胸帶傳遞的微伏信號(hào)被 50/60-Hz 的大噪聲分量和身體噪聲破壞，而血氧傳感光電二極管是毫安電流源。這意味著模擬前端的設(shè)計(jì)比有多個(gè)通道時(shí)要困難得多，但至少是相同類型的。此外，該應(yīng)用需要高度的功能，包括小型封裝中的無(wú)線接口，以及極低的功耗要求。

實(shí)現(xiàn)這一現(xiàn)實(shí)點(diǎn)可能需要大量的工程資源和時(shí)間，幾乎沒(méi)有空間為不可避免的最后一刻需要迭代設(shè)計(jì)的問(wèn)題留下空間。如果團(tuán)隊(duì)經(jīng)驗(yàn)豐富且幸運(yùn)的話，要擁有一個(gè)可靠的、可操作的項(xiàng)目原型以及所需的開(kāi)發(fā)工具和接口，至少需要三個(gè)月，通常是六個(gè)月，甚至可能更長(zhǎng)時(shí)間。

通往概念證明的漫長(zhǎng)道路

還有壓力要讓一些看起來(lái)“合理地”接近最終產(chǎn)品的東西來(lái)展示營(yíng)銷、管理、關(guān)鍵客戶甚至焦點(diǎn)小組來(lái)驗(yàn)證該方法。這提供了一個(gè)“概念證明”，以在設(shè)計(jì)進(jìn)展太遠(yuǎn)之前測(cè)試設(shè)計(jì)外觀和功能。顯然，拼湊在一起的原型設(shè)置不足以勝任這個(gè)角色。

至少，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)必須：

研究供應(yīng)商產(chǎn)品及其數(shù)據(jù)表；根據(jù)性能、功耗、價(jià)格和可用性的權(quán)衡選擇所需的有源和無(wú)源組件。當(dāng)前端有不同類型的傳感器而不是相同傳感器類型的多個(gè)通道時(shí)，這是一個(gè)額外的挑戰(zhàn)。

訂購(gòu)所需的零件；有些公司專門為這些小批量訂單設(shè)立了專門的采購(gòu)小組，但在很多情況下，團(tuán)隊(duì)可能不得不自己動(dòng)手。他們甚至可能不得不將費(fèi)用記入公司信用卡，因?yàn)橄鳒p采購(gòu)訂單 （PO） 是一個(gè)耗時(shí)的過(guò)程。

獲取所有需要的部件，構(gòu)建一個(gè)粗略的原型，然后讓它運(yùn)行。如果存在問(wèn)題，請(qǐng)確定是基本設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，還是只是粗略原型存在時(shí)序、信號(hào)完整性和其他希望最終 PC 板不存在的問(wèn)題。

當(dāng)原型硬件看起來(lái)不錯(cuò)時(shí)，制作、加載和檢查一些接近最終的 PC 板原型，以便完成最終的系統(tǒng)集成、調(diào)試、算法開(kāi)發(fā)和其他任務(wù)

由于這些原因和其他原因，許多供應(yīng)商現(xiàn)在提供參考設(shè)計(jì)，范圍從基本的、幾乎沒(méi)有經(jīng)過(guò)測(cè)試的原理圖一直到完整的、經(jīng)過(guò)全面審查的評(píng)估/開(kāi)發(fā)板。

最大限度地減少開(kāi)發(fā)可穿戴健康/健身設(shè)計(jì)的挫折感

Maxim 的用于可穿戴健康和健身應(yīng)用的 hSensor 平臺(tái)是一個(gè)節(jié)省時(shí)間和減少挫折感的參考設(shè)計(jì)示例，該平臺(tái)通常涉及各種非常不同的傳感器。該平臺(tái)（正式名稱為 MAXREFDES100#）簡(jiǎn)化了采集和處理輸入，例如來(lái)自胸帶、ECG/EKG 貼片、腕戴式設(shè)備、溫度計(jì)、一次性溫度貼片、血氧測(cè)量?jī)x、智能體重秤和生物認(rèn)證系統(tǒng)的輸入。它甚至還有慣性傳感器（3 軸加速度計(jì)、6 軸加速度計(jì)/陀螺儀），如圖 1所示。 完整的軟件包包括 hSensor 板、帶驅(qū)動(dòng)程序的固件、調(diào)試器板和 GUI。（請(qǐng)注意，此參考設(shè)計(jì)也是 Mouser Electronics/Hackster.io “ Maker Madness ”競(jìng)賽中“2016 年最佳物聯(lián)網(wǎng)主板”類別的提名。）

小板僅 25.4 毫米 x 30.5 毫米——在單個(gè)紐扣電池上運(yùn)行，并允許通過(guò)藍(lán)牙低能耗鏈路監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、存儲(chǔ)在閃存中或通過(guò) USB 流式傳輸。它通過(guò) ARM? mbed? 硬件開(kāi)發(fā)套件提供附加功能。使用 Maxim 網(wǎng)站上的免費(fèi)源代碼，設(shè)計(jì)人員還可以下載應(yīng)用算法并根據(jù)需要進(jìn)行修改。

考慮到為快速發(fā)展的健康/保健市場(chǎng)開(kāi)發(fā)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)面臨著許多同時(shí)（而且往往是相互矛盾的）壓力，使用諸如 Maxim 的 hSensor 平臺(tái)之類的參考設(shè)計(jì)不僅是明智之舉，甚至可能是唯一一個(gè)說(shuō)得通。

審核編輯：郭婷