小空间中的大未来：无线SoC使可穿戴医疗和健康设备能够发挥其潜力

了解瑞萨电子的连接产品如何为智能且功能丰富的个人或可穿戴设备节省空间并降低功耗。

David Renno
Sr. Business Development Manager

David Armour
Global Director Business Development

Melissa Hu
Product Marketing Manager

Sezgi Koukourakis
Technical Marketing Content Manager

个人医疗监测技术正在以惊人的速度变化。就在十年前，患者跟踪一般健康指标（如心率和血压）或特定指标（如血糖）的正常方式是通过侵入性医疗程序（如血液检查）。这种测试通常需要远离家，在当地诊所或医院进行。

快进到今天，患者的情况要好得多。任何人——不仅仅是那些接受医生治疗的人——都可以从监测生命体征以及其他长期健康指标（如活动和睡眠）中受益。这是因为新一代可穿戴医疗和消费设备内置了非凡的传感器和数据处理能力。最新类型的产品，如连续血糖监测仪（CGM）和智能戒指，可以24/7全天候报告佩戴者的状况，它们又小又轻，用户几乎不知道它们，而且非常方便和易于使用，它们对任何人都很有价值。

这种新型可穿戴医疗设备的核心是先进的无线连接技术：用于连接到智能手机、平板电脑或个人电脑的低功耗®蓝牙片上系统（SoC），以及用于身份验证、配对、配置和充电的NFC（支持非接触式支付的技术）。

电池寿命长，外形小巧

CGM和智能戒指设计中最重要的限制是相同的：空间和功率。这两款设备都执行24/7全天候监控，并且期望电池寿命长，以限制用户必须为它们充电的次数。这非常强调了无线SoC在活动和待机模式下对低功耗的需求。

器件的尺寸也是一个关键的设计参数。它的外形必须舒适，适合全天佩戴，但制造商将渴望将尽可能多的功能打包到设备中，以增加其对用户的价值。因此，这种可穿戴设备需要用于连接和充电的无线系统，这些系统本身很小，并且需要使用最少数量的外部组件，以将总电路板占用空间保持在最低限度。

同时，这些设备执行一系列复杂的连接功能，以支持本地和远程数据访问。尽管存在尺寸和功耗限制，但他们的低功耗蓝牙SoC必须为用户的智能手机提供强大而可靠的连接，以便在本地或云端进行数据处理和分析。此外，NFC连接还支持配件认证、使用情况跟踪以及无线充电等功能。因此，高性能是必不可少的要求。

这对产品设计师来说是一个严峻的挑战。但制造商有一个现成的解决方案：瑞萨电子的连接产品，可以节省空间，消耗的电量非常少。

高性能和低功耗，适用于CGM设计

一个典型的例子是DA1453x系列蓝牙SoC，它结合了非常低的功耗和高集成度，减少了电路板上的外部组件数量，从而节省了CGM设计的空间。

例如，蓝牙5.1 DA14531采用微型2.0mm x 1.7mm封装，尺寸仅为其他领先制造商产品的一半。最重要的是，它仅需六个外部无源元件，并使用单一晶振进行时序输入。

DA14531的更多信息请复制下下方链接到浏览器中打开查看：
https://www.renesas.cn/cn/zh/products/wireless-connectivity/bluetooth-lo...

创纪录的低休眠和有效功耗确保了即使是最小的一次性电池也能实现较长的运行和保质期：DA14531与碱性电池、氧化银电池和纽扣电池兼容，并包括一个内部降压-升压DC/DC转换器，以延长这些电池类型的使用寿命。

这种小尺寸和极低功耗的组合使DA1453x SoC成为CGM的理想选择，CGM是一种必须执行24/7全天候监控的小型可穿戴设备。


智能戒指设计：在一个低功耗芯片中集成多种功能

瑞萨电子的蓝牙SoC（如DA14695或DA1459x）是智能戒指的低功耗和高集成度双重优势的突出例子。DA14695 SoC基于96MHz Arm® Cortex-M33F® CPU内核，可运行应用功能，例如处理来自智能戒指的信号，以及96MHz Cortex-M0+内核，用作传感器节点控制器和板载低功耗蓝牙v5.2无线电的可配置媒体访问控制器。

该DA14695提供了卓越的集成度：片上功能包括电源管理IC（PMIC）、USB接口和USB充电器、用于触觉反馈的电机驱动器和用于显示屏的并行接口驱动器，以及强大的安全保护。然而，在深度睡眠模式下，这款高性能器件仅消耗10μA电流。

与此形成鲜明对比的是，市场上的其他蓝牙SoC可能提供 CPU、协议引擎和传感器节点控制器，但缺乏DA14695中的许多外围设备功能，导致组件成本和PCB所需空间量显着增加。

DA14695的更多信息请复制下下方链接到浏览器中打开查看：
https://www.renesas.cn/cn/zh/products/wireless-connectivity/bluetooth-low-energy/da14695-multi-core-bluetooth-52-soc-system-power-management-unit 

智能戒指和其他可穿戴设备的设计人员可以使用这种类型的瑞萨连接解决方案产品来满足其最严格的设计要求。

一体式充电器和数据交换组件

瑞萨电子的NFC技术也实现了类似的省电和节省空间的方法。NFC以其在非接触式支付终端中的应用而闻名，使智能手机或智能手表能够安全地交换数据包以授权金融交易。

在智能环中，这种数据交换功能也可用于非接触式支付。但用于数据交换的相同PTX30W NFC标签也支持NFC无线充电。

在这方面，瑞萨电子再次创造了节省空间的集成奇迹：PTX30W在微型1.78mm x 1.78mm WLCSP封装中封装了NFC标签、整流器、限幅器、电池充电器电路和专用内核，用于处理NFC无线充电协议。


PTX30W与瑞萨电子PTX130W配对，是一种专用的NFC充电发射器，称为轮询器，嵌入在智能戒指的充电盒中。该PTX130W采用直接天线连接技术（DiRAC®）可提供最大的功率传输和快速充电。与竞争产品相比，该技术还使PTX130W在充电盒设计中更容易实现，因为它消除了对EMC滤波器的需求，并简化了天线匹配。该PTX130W具有卓越的射频性能，可以使用小型天线，并允许灵活放置轮询器和听听器的天线。

PTX30W的更多信息请复制下下方链接到浏览器中打开查看：
https://www.renesas.cn/cn/zh/products/wireless-connectivity/nfc/ptx30w-highly-integrated-scalable-nfc-wlc-listener-i-c-interface-and-board-pmic-ldo 

PTX130W的更多信息请复制下下方链接到浏览器中打开查看：
https://www.renesas.cn/cn/zh/products/wireless-connectivity/nfc/ptx130w-high-efficiency-high-performance-high-power-nfc-wlc-frontend-solution-multi-protocol-reader-function 

通过消除对额外组件的需求，并允许使用小型天线，PTX30W提供了一种充电解决方案，可以安装在智能戒指中的微型PCB上，例如Muse Wearables的Ring One。

用于快速高效产品开发的瑞萨电子生态系统

高性能和无缝集成是瑞萨电子连接解决方案产品组合的口号，该产品组合与瑞萨电子的微控制器和应用处理器系列完美契合。该产品组合还使用户能够访问瑞萨电子提供的无与伦比的开发工具和资源套件，包括e² studio集成开发环境、用于固件的灵活软件包（FSP）包、开发套件和Winning Combinations（针对特定产品设计的预先审查的兼容组件集）。

现在，可穿戴医疗设备的设计人员可以在瑞萨电子连接解决方案的最新白皮书中了解智能互联医疗、健身和护理产品的全部产品：这是针对低功耗和空间受限但智能且功能丰富的个人或可穿戴设备设计的最佳指南。您可点击查看该白皮书。