采用MAXQ2010的便攜醫用設備的設計

許多醫學(xué)應用都需要不用外接電源線(xiàn)和數據線(xiàn)的便攜式自供電設備，最明顯的例子是病人隨身攜帶用來(lái)測量心率、體溫和其它健康指標的便攜式數據記錄儀。

當然，還有很多復雜應用即使通過(guò)外部電源供電，也會(huì )需要一個(gè)小型的電池設備實(shí)現安全冗余和設備監控，如醫院病房、病人居室、環(huán)境受控的實(shí)驗室或貯藏設備環(huán)境參數（包括溫度和濕度）都需要持續監控；另外便攜設備的安裝使用比需要外接電源和網(wǎng)線(xiàn)的設備更方便更靈活。在有些情況下，如需要病人隨身攜帶的醫療設備，冷庫的溫度檢測設備等，根本無(wú)法外接電源線(xiàn)和網(wǎng)線(xiàn)。

　　便攜醫療設備要求何種功能？首先，必須自帶電源。通?？赏ㄟ^(guò)可充電的或不可充電的電池供電，盡管還有其它方式（如太陽(yáng)能供電），但這取決于對電壓和電流的要求。不管采用何種電源，電源的效率必須足夠高，而且電池供電的便攜設備在不需要滿(mǎn)負荷工作時(shí)應可以進(jìn)入“休眠”模式來(lái)盡可能降低功耗，休眠的設備可以被外部觸發(fā)信號或定期的被“喚醒”，然后提高運算速度（當然功耗也會(huì )增加）進(jìn)入正常工作模式。設備還應具備介于滿(mǎn)負荷工作和“休眠”模式之間的一些工作模式來(lái)執行一些簡(jiǎn)單的任務(wù)（如訪(fǎng)問(wèn)存儲器或刷新液晶及LED顯示器數據），因為設備通常僅在某些條件下才會(huì )需要滿(mǎn)負荷運算能力（如對傳感器數據進(jìn)行濾波和解碼），這樣就可以在功耗和運算速度之間進(jìn)行某種程度的平衡。

　　便攜設備即使支持無(wú)線(xiàn)通信，但并不總是保證能夠接入無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )。取決于網(wǎng)絡(luò )條件，某一時(shí)刻設備在有無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的環(huán)境中工作，下一時(shí)刻就有可能被移動(dòng)到?jīng)]有無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的環(huán)境中，或可能因斷電造成無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )臨時(shí)關(guān)閉。在這些情況下，如果設備本身不支持無(wú)線(xiàn)通信，設備需要將隨時(shí)采集的數據存儲起來(lái)，以備將來(lái)上傳到上一級系統進(jìn)行數據處理。有一些關(guān)鍵數據（如環(huán)境安全失效數據，配置數據或設備驅動(dòng)）必須保證存儲安全，即使電池故障或被移除也不能丟失。

　　便攜設備的其它特性取決于具體應用需求，數據可以直接通過(guò)模擬傳感器采集，也可以通過(guò)局域網(wǎng)絡(luò )訪(fǎng)問(wèn)子系統讀取，便攜設備可以?xún)H被動(dòng)地采集數據，也可以在特定條件下主動(dòng)地通過(guò)聲音報警或向某人發(fā)信號告警。一些簡(jiǎn)單的數據采集設備在上傳數據前根本無(wú)需用戶(hù)干預，而另一些設備（如手持血糖儀或腕帶式心臟監護儀）也許需要通過(guò)另外的輸入輸出設備而不是主機系統來(lái)更改配置或瀏覽數據。

　　使用MAXQ2010設計便攜式數據記錄儀
　　盡管業(yè)內有很多可供選擇的微控制器，但Maxim公司的 MAXQ系列低功耗混合信號RISC微控制器MAXQ2010具有的特性非常適合設計電池供電的數據采集設備。MAXQ2010具有極低功耗，極高M(jìn)IPS/mA比值，僅需很小的電池電流支持便攜應用，集成的12位8通道ADC可以采集很多類(lèi)型的傳感器數據，另外還支持許多類(lèi)型的本地串行接口（如I2C, SPI, 同步/異步UART） ，可用來(lái)接入主機系統和串口非易失存儲設備，或與本設備中的其它子系統通信。

　　MAXQ2010可根據當前任務(wù)對運算能力的要求通過(guò)動(dòng)態(tài)調整時(shí)鐘頻率來(lái)改變功耗，并當其處理完所有的數據和事件，便攜設備即可進(jìn)入最低功耗的休眠（停止）模式，直到再次被應用喚醒。MAXQ2010的核電壓僅1.8V，可以極大的降低功耗，3V獨立供電的I/O可以同外部高壓邏輯通信。如果希望使用像3V紐扣鋰電池這樣的單電源供電而不希望使用雙電源，則可以通過(guò)內置集成穩壓器給核電壓供電。在停止模式下，該穩壓器可以被關(guān)閉，以便降低功耗。

　　MAXQ2010能通過(guò)多種途徑從傳感器讀取數據，如果采集模擬傳感器數據，并可使用內置的12位多通道ADC，支持8通道單端輸入。MAXQ2010從外部傳感器采集的數據可以根據需要被存儲在由備份電池供電的RAM中或內部閃存中。片上基于32kHz的實(shí)時(shí)時(shí)鐘（RTC）在停止模式下也能工作，根據需要為數據提供時(shí)標。如果需要用戶(hù)輸入數據或向用戶(hù)顯示信息，MAXQ2010都能實(shí)現，它有一組通用輸入/輸出引腳（在最大的封裝中有56個(gè)），可以驅動(dòng)LED，讀取機械開(kāi)關(guān)設置，或通過(guò)行列掃描的方式連接開(kāi)關(guān)矩陣。MAXQ2010還有一個(gè)LCD控制器，可以直接驅動(dòng)3V的段式LCD，最多支持1/4周期的復用(COM1~ COM4)，其最大的封裝提供40個(gè)專(zhuān)門(mén)的驅動(dòng)引腳，在4倍復用模式下可以驅動(dòng)160段LCD顯示。