【应用】高集成的低功耗蓝牙智能Soc，助力电子血压计智能化

时间： 2019-07-27 来源：世强作者：Carol

技术问答

【摘要】电子血压计单芯片设计方案对处理运算单元提出了高集成度、低功耗的要求。SILICON LABS推出的无线Gecko产品EFR32BG为电子血压计单芯片解决方案提供了可能，其具有丰富的MCU外围设备，其将蓝牙和32位ARM Cortex-M4内核集成到一个封装中，MCU带有DSP指令和浮点单元，可实现高效的信号处理功能，简化系统设计。在EM2深度休眠模式下，电流仅为1.4uA，可延长电池寿命。

人们对健康重视程度的提高使电子血压计得到了普及，现已成为家庭自测血压的主要工具，其功能也逐渐往智能化方向发展，例如增加蓝牙功能，使人们在远端通过手机可以查看测量的结果。

本文就给大家介绍著名半导体公司Silicon Labs集成蓝牙的SOC——EFR32BG系列主控制器，其具有行业领先能效和超快唤醒速度，配备了可扩展功率放大器，集成了高性能MCU，为电子血压计单芯片解决方案提供了可能性。

电子血压计采用示波法（震荡法）的原理，当血流通过血管时会伴随着一定的振荡波，振荡波通过气管传播到压力传感器，然后压力传感器就能实时检测到侧袖带内的压力和波动，进而通过 MCU计算出收缩压与舒张压的大小。图1为电子血压计的基本框图，主要包括：数据采集单元、执行单元、人机交互单元、电源管理单元和数据处理单元。

图1：电子血压计基本框图

强大的处理内核及优异的低功耗表现
现在的智能血压计摒弃了以前生硬难懂的刻度显示，具有更好的交互和数据保存方式，对处理器集成的功能要求也越来越高。无线Gecko产品EFR32BG具有丰富的MCU外围设备，其将蓝牙和32位ARM Cortex-M4内核集成到一个封装中，MCU带有DSP指令和浮点单元，可实现高效的信号处理功能。EFR32BG无线的最高发射功率高达19.5dBm，接收端在1Mbit/s GFSK(2.4GHz)时，具备-94dBm灵敏度，因此EFR32BG是真正意义上高集成度、高性能的SOC产品，简化了系统设计，减少了BOM。

其次，EFR32BG在低功耗方面也表现优异。其射频部分在2.4GHz时，RX电流仅为8.7mA，0dBm输出功率下的TX电流仅为8.8mA。MCU部分的功耗在EM0模式下运行功耗为63uA/MHz，在EM2深度休眠模式（完整保留RAM，RTCC从LFXO中运行）下电流为1.4uA，在EM3停止模式（状态/RAM 保留）下电流为1.1uA。如此低功耗的特点对于采用电池供电的血压计来说，无疑能够延长其电池使用寿命。

此外，EFR32BG还支持无线模块唤醒，带有信号强度检测，前导模式检测，帧检测和超时等功能。

丰富的数字和模拟外设

EFR32BG的MCU包含12位1Msps SAR模拟数字转换器(ADC)，2路模拟比较器，数字模拟电流转换器(IDAC)。通讯外设包括UART、SPI、I2C、IrDA、I2S等，并且LEuart和I2C支持低功耗模式工作。有丰富的定时器可选，2×16位定时器/计数器，32位实时计数器和日历可用于显示日期时间，32位超低能耗定时器/计数器可用于任何能源模式的定期唤醒，看门狗定时器带有功耗仅为50nA的专用RC振荡器。如此丰富的数字和模拟外设为电子血压计的智能化提供了更多可能。

EFR32BG工作电压范围是1.85V至3.8V，低工作电压可延长电池使用寿命。工业级工作温度-40°C至85°C，超小体积QFN32的封装仅5x5mm。图2为EFR32BG的框图。

图2：EFR32BG框图

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