根據IDG發(fā)布的《中國可穿戴設備市場季度跟蹤報告》，2018年第一季度中國可穿戴設備市場出貨量為1200萬臺，同比增長15.9%。雖然這個數字和前兩年可穿戴市場最火爆時相比少了些銳氣，但是沒有人會懷疑這個領域蘊含的巨大潛力。

特別是在撇開發(fā)展初期的泡沫之后，可穿戴市場這正逐漸向著更加細分的垂直領域滲透，健康醫(yī)療可穿戴就是一個重要的方向。有數據數據顯示，全球穿戴醫(yī)療設備市場規(guī)模方面將從2016年的53.1億美元，增加至2021年的121.4億美元，年復合增長率為18.0%。

不過，對于置身于可穿戴健康醫(yī)療設備研發(fā)的開發(fā)者來說，其注定會面臨一個挑戰(zhàn)——專業(yè)的垂直市場更加碎片化，很難形成一個類似通用智能手表、運動手環(huán)那樣的爆款單品，如何能夠攤薄前期的研發(fā)費用，規(guī)避風險，是一個必須考量的問題。

想要解決這一問題，一個可行的方法就是“平臺化”，即使用一個統(tǒng)一的開發(fā)平臺去適應一類應用的開發(fā)需要，這個開發(fā)平臺既需要有廣泛的功能覆蓋，還要有前瞻的可擴展性。

今天我們給大家介紹的，就是這樣一款開發(fā)平臺——Maxim Integrated推出的MAXREFDES101#健康可穿戴傳感器平臺。

圖1，Maxim推出的MAXREFDES101#健康可穿戴傳感器平臺（圖片來源：Maxim Integrated）

MAXREFDES101#是之前Maxim推出的健康傳感器平臺MAXREFDES100#的升級版，各方面的功能表現更為完善。該開發(fā)平臺以一個腕表的形式呈現（如圖1），內含多種生物體征傳感器以及運動傳感器，加上主控微控制器、電源管理器件就構成了一個完整的健康可穿戴系統(tǒng)。同時它可通過Bluetooth將算法輸出和原始數據傳輸到Android app或PC GUI中，用于演示、評估和定制開發(fā)，為開發(fā)者提供了一個功能完整的開發(fā)平臺。

圖2，MAXREFDES101#健康可穿戴傳感器系統(tǒng)框圖（圖片來源：Maxim Integrated）

從MAXREFDES101#開發(fā)平臺的系統(tǒng)框圖中（圖2）可以看到，平臺硬件架構分為兩部分：控制器電路板和傳感器電路板。

控制器電路板

左邊的控制器電路板，主要負責系統(tǒng)主控、電源管理以及無線數據通信的功能。在其中Maxim貢獻了兩個關鍵的器件：

MAX32630微控制器：該MCU屬于Maxim的DARWIN低功耗微控制器家族中的一員，內置Arm Cortex-M4 FPU CPU內核，并具有靈活的電源模式、智能外設管理單元(PMU)、動態(tài)時鐘門控和固件控制功率門控等低功耗特性。器件中SPI、UART、I2C、1-Wire、USB等接口也一應俱全，還提供硬件AES引擎。可以說，這款MCU在滿足可穿戴低功耗特性的同時，完全能夠勝任必要的計算和控制工作。

MAX20303電源管理IC：這是一個高度集成、可編程電源管理方案，專門用于超低功耗可穿戴應用。它內置了一組靈活的電源優(yōu)化電壓調節(jié)器——包括多個降壓、升壓、升/降壓和線性調節(jié)器——每個調節(jié)器的靜態(tài)電流典型值僅為1μA，低功耗表現十分出色。該器件中還集成了完備的電池管理功能；包括三個用于指示或背光照明的集成LED電流驅動器；帶有自動諧振跟蹤的ERM/LRA驅動器提供精良的觸覺反饋……所以只需這樣一顆芯片，就可以完成可穿戴主流應用所需的電源管理任務。

此外，主控板上還集成了BOCSH的6軸加速度計和陀螺儀和氣壓傳感器，以及Cypress的BLE低功耗藍牙通信模塊。與上述的微控制器和電源管理單元整合在一起，基本上形成了一個完整的主控+運動監(jiān)測系統(tǒng)。

圖3，MAXREFDES101#中的微控制器電路板（圖片來源：Maxim Integrated）

傳感器電路板

MAXREFDES101#系統(tǒng)框圖右邊的是傳感器電路板，健康相關的生物特征感測工作就是在此完成。電路板上幾個核心的傳感器包括：

ECG傳感器：Maxim開發(fā)的MAX30001是用于可穿戴設備、包括生物電勢和生物電阻抗 (BioZ) 的模擬前端 (AFE) 方案。該器件具有一個單路生物電勢通道，提供心電圖 (ECG) 波形、心率和起搏信號沿檢測；另一個單路生物電阻抗通道能夠測量呼吸。MAX30001出色的性能使其非常適合醫(yī)療臨床和健身等高性能應用，而其超低功耗的表現，也讓電池供電的可穿戴設備使用起來毫無壓力。

體溫傳感器：MAX30205溫度傳感器同樣來自Maxim，它利用高分辨率、Σ-Δ、模/數轉換器 (ADC) 將溫度測量值轉換為數字形式，精度滿足ASTM E1112的臨床測溫儀技術規(guī)范。MAX30205的2.7V至3.3V供電電壓、600μA低供電電流、鎖定保護I2C兼容接口等特性，也使其很適合應有在可穿戴健身和醫(yī)療應用中。

PPG傳感器：PPG是利用光電容積描記技術進行人體運動心率的檢測的方法，屬于紅外無損檢測技術，在生物醫(yī)學中應用廣泛。Maxim的MAX86140為PPG檢測提供了超低功耗、高集成、使用簡單靈活的光學數據采集系統(tǒng)。在發(fā)送器側，MAX86140有3個可編程高電流LED驅動器，并可配置為驅動6個LED；在接收器側，MAX86140有一個低噪聲信號調理模擬前端(AFE)。該器件具有領先的環(huán)境光抑制能力，適用于較寬范圍的各種光檢測應用。

值得一提的是，MAX86140感測到的信號并非直接傳輸給微控制器電路板上的主控MCU，而是傳遞個一個傳感器中樞器件MAX32664做處理，該傳感器中樞內置算法，可對來自MAX86140的數據進行處理，而無需主控MCU的參與，這樣就可以確保將整個系統(tǒng)功耗都控制在較低的水平，這也是可穿戴產品一個常用的低功耗策略。

圖4，MAXREFDES101#中的傳感器電路板（圖片來源：Maxim Integrated）

可以看到，MAXREFDES101#這樣一個平臺，既可以幫助開發(fā)者評估相關可穿戴芯片方案的性能，也可以加速其可穿戴產品概念的驗證過程，可以大大簡化健身、健康和醫(yī)療臨床可穿戴產品的開發(fā)流程。有了這樣的硬件平臺，再輔以配套的軟件開發(fā)平臺，就可以構成一個完整的開發(fā)平臺體系，讓開發(fā)者獲得事半功倍的體驗。

圖5，MAXREFDES101#方案剖視圖（圖片來源：Maxim Integrated）