基于Bluetooth 4.0 BLE 智能可穿戴解决方案 - 全文

　　智慧可穿戴方案是对日常穿戴进行智慧化设计、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。为此，世平集团推出了基于 Bluetooth 4.0 BLE 智慧可穿戴方案。

　　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。从智慧手表到健身跟踪器，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採集来的活动资料，发送到智慧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：

　　世平集团推出的方案如下：

　　一、基于 Atmel ATSAM4L多功能智慧手表解决方案

　　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 高集成度智慧手表解决方案

　　一、基于 Atmel ATSAM4L多功能智慧手表解决方案

　　1. 功能框图

　　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、码錶功能。

　　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

　　二、基于 ST STM32L151 光采集监测心率手表解决方案

　　1. 功能框图

　　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）

　　叁、基于 ST STM32L151 单导联心率监护手表解决方案

　　1. 功能框图

　　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

　　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即时时鐘/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

　　五、基于 Toshiba TZ1001 高集成度智慧手表解决方案

　　1. 功能框图

　　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 无线充电标準、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