智能手环

在健康观念深入人心及消费升级的双重影响下,智能可穿戴设备的市场需求持续增长,智能蓝牙手环便是其中热门方向之一。根据Canalys数据显示,2022年Q2全球可穿戴腕带的出货量达到4170万台,其中中国市场销量全球第一。

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智能蓝牙手环具有血压、血糖、心率等方面的健康检测功能,迎合当前的健康管理需求,帮助用户记录日常生活中的锻炼、睡眠、饮食等实时数据,并通过数据分析合理指导健康生活。制造商在设计和开发智能蓝牙手环时会综合考虑便携性、易用性、测量精度、稳定性、成本、续航等因素。

针对上述市场需求,极海半导体推出GW3323智能蓝牙手环应用方案,实现一颗芯片搞定“无线连接”与“算法处理”双重需求,助力产品应用创新,提升市场竞争力。

GW3323智能蓝牙手环方案介绍

该方案支持低功耗蓝牙5.2和经典蓝牙SPP双模通讯协议,可实现更大程度的兼容性与更多蓝牙设备的互通互联;内置高性能2.4GHz射频收发机,恒流充电电流达0.2A,具有更高集成度、更强连接性、更低功耗,有助于降低智能蓝牙手环生产成本,提升传输性能,拓展更多应用功能。

① 采用GW3323双模蓝牙5.2无线MCU;

② 外接高精度 6轴传感器,支持精确计步和运动算法,支持久坐提醒功能;

③ 支持手机信息提醒和抬手显示功能;

④ 外接 AFE 可以采集心率和睡眠监测功能;

⑤ 超低功耗,支持14天超长待机;

⑥ SPI彩屏显示UI。

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双模蓝牙5.2无线MCU GW3323性能优势

① 基于32位高性能RISC-V内核

② 工作主频160 MHz、1MB Flash 、256KB SRAM;

③  支持OTA、DSP指令及TWS通信

④ 在 2Mbit/s EDR 下接收灵敏度-94dBm,最大发射功率+9dBm;

⑤ 支持AAC、mSBC高质量解码

⑥ 内置带有Charger/Buck/LDO 在内的电源管理单元 PMU;

⑦ 内置全速 USB 2.0 主机/设备控制器;

⑧ 集成USART*3、SPI*2、I2C、 PWM*9、SDIO等通信外设。

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智能可穿戴市场正在向设备新型化、产品形态多样化及商业普及化方向发展,消费需求升级也进一步推动智能可穿戴设备的加速升级迭代,相信智能手环也将迎来一轮新的市场需求。

来源:Geehy极海半导体

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1.设计目的

随着科技的进步,智能化成为了人们关注的焦点,同时也越来越贴近人们的生活。人们对于健康生活方式的需求催生出了智能可穿戴设备,智能手环就属于其中的一种代表性产物。其主要应用于监测运动,监测睡眠以及智能化的安排人的生活作息方式等。是一款突出个性与人性的智能化产物。

本文讲述一套初步的智能手环解决方案,对于智能手环的设计以及制造有可行性方案指导作用。

2.用户需求

智能手环是一种穿戴式智能设备。通过这款手环,用户可以记录日常生活中的锻炼、睡眠、部分还有饮食等实时数据,并将这些数据与手机、平板、ipod touch同步,起到通过数据指导健康生活的作用。

基于嵌入式系统智能手环的设计开发
图一 智能手环样图

  
基于嵌入式系统智能手环的设计开发
表一 热门智能手环对比

  
智能手环内置低功耗蓝牙4.0模块,可以与手机、平板、PC客户端进行连接,可以随时随地设置身高、体重、步幅等信息和上传运动数据。另外,智能手环还具备社交网络分享功能,比如用户可以将睡眠质量、饮食情况和锻炼情况以及心情记录等通过绑定微博等社交网络端进行分享。
  
3.性能指标
  
3.1MCU和蓝牙模块
  
nRF51822是一款为超低功耗无线应用(ULP wirelessapplications)设计的的多协议单芯片解决方案。芯片支持BLE4.0和2.4GHZ协议栈,整合了射频发射电路,一个ARM Cortex M0核以及256KB的flash + 16KB的RAM。
  
基于嵌入式系统智能手环的设计开发
图二 nRF51822性能参数

  
nRF51822性能优点:
  
(1)内部RC振荡器的误差是2%(30分钟/天),即使校准后只能达到250ppm(22秒/天);
  
(2)外部晶振,一般能达到40ppm(3秒/天),误差非常小;
  
蓝牙BALUN可以使用分立器件,也可以使用ST定制的BAL-01D3。设计中我们使用了定制器件BAL-01D3,保证了信号的性能以及减小了的板卡尺寸。注意:如果更改nRF51822的封装,需要将定制器件型号改成BAL-02D3。
  
BALUN电路输出端,需要一个π形电路(起到阻抗匹配的作用),需要根据实际情况在三个位置上增加电容或者电感。调整的依据是根据史密斯圆图(如下图所示),把阻抗调整到中心点,达到最大的功率输出效果。
  
4.过程描述
  
智能手环功能实现流程图:
基于嵌入式系统智能手环的设计开发
图三 智能手环功能实现流程图

  
5.系统结构
  
智能手环是由数据连接模块运动传感器
三轴加速度传感器
电池(可充电或纽扣电池)
闪存芯片
蓝牙通讯模块
震动马达
指示灯或显示屏幕(有些可能没有)
NFC(目前只看见 Fitbit Flex有)
核心部件是:蓝牙传感器,ActiGraph体动记录仪等组成。其结构组成图如下:
  
基于嵌入式系统智能手环的设计开发
图四 智能手环结构图

来源: 捷配电子市场

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