【成功案例】USB桥接芯片CP2102N简便升级电子血压计通信功能,实现血压可视化精准测量
CP2102N可简便升级现有电子血压计的通信功能,可借助PC端实现血压可视化精准测量,而且能通过更复杂的算法评价患者的生理指标,让电子血压计有质的飞跃。本文就CP2102N在电子血压计产品的应用方法进行介绍。
图1 电子血压计原理框图
电子血压计一般由气压传感器、CPU控制单元、气路元件、人机接口和电源系统组成。其中,充气气泵用于模拟水银血压计的充气球对袖带充气。线性排气阀用于实现袖带匀速放气。气压传感器在袖带放气过程中连续检测袖带中的气压,气压数据由CPU采集后分离其中的低频分量(LF)和高频分量(HF),经过一定算法处理后得出收缩压(SBP)和舒张压(DBP)的具体值,同时通过统计算法得出测量器件的脉率(PR)。综上所述,一般的示波法血压计只能输出收缩压、舒张压和脉率三个参数,而且示波法原理的血压计和公认的血压金标准柯氏音法的测量结果存在较大的差异,不能作为诊疗依据。
为了提高血压数据的分析质量,笔者在原有电子血压计产品的设计上增加了CP2102N,并为产品设置了USB接口,通过USB数据线连接至PC机。在CP2102N的CMOS信号部分我们用到了耐压高达5.0kV的双向磁隔离芯片Si8421AD-B-IS(通过UL,CSA, VDE安规认证)用于UART接口隔离防护,还用到了耐压5.3kV的TLP521(ISOCOM厂牌 通过UL安规认证)光耦实现了状态接口的隔离防护,这对于符合国家强制标准GB 9706.1 -2007《医用电气设备 第1部分:安全通用要求》第三篇章的相关安全要求是非常必要的设计。在CP2102N的USB总线部分,我们用到了200mA的PPTC自恢复保险和USBLC6-2P6用于对USB侧进行ESD和过流防护。血压信号处理部分不再赘述,CP2102N单元的应用电路图如下:
图2 CP2102N应用原理
由上图可见,CP2102N在应用中需要的外围器件非常少,仅需要电源退耦电容和复位电阻即可工作,完全不需要USB总线匹配识别电路、晶振和LDO等器件。因为CP2102N将这些都完整的集成在一个芯片中。其内部时钟高达48MHz,因此最大波特率能够达到3Mbps,内置的3.3V LDO具有高达100mA的输出能力,自给自足外还可以为隔离芯片等其它外设提供电源。在血压计产品中,我们利用CP2102N的Suspend信号用于检测血压计的USB的接口状态,如果USB正常接入计算机并且软件正确打开串口时,Suspend才会输出高电平驱动光耦导通。MCU利用此信号可实现仅在需要时开启相应的通信功能,而不必一直开启中断或查询守候。CP2102N的TXD与RXD信号经过磁隔离芯片 Si8421AD-B-IS后接入单片机,至此,我们已经可以很方便的将电子血压计的数据传输至PC机。
我们在专用分析软件中,可方便的查看血压计的工作波形。同时,利用PC机强大的运算能力,我们除收缩压、舒张压和脉率三个参数之外,还可以识别分析早搏、心率不齐等心脏病等初期症状。随着研究的深入,我相信还会从数据中挖掘出更有意义的人体生理指标特征信息,在现阶段,这些复杂的算法是一般的嵌入式方案很难实现的。让电子血压计借力PC机甚至云+AI的运算技术才能具备更强大的市场竞争力。
我们选用CP2102N原因如下:
1. 无晶振设计,无论从BOM成本还是工作稳定性都具有明显优势;
2. 可选QFN20 QFN24 QFN28超小封装,尺寸仅3x3mm 4x4mm 5x5mm;
3. 波特率高达3Mbps,完全能够满足电子血压计的多个通道数据传输;
4. 提供USB工作状态指示,便于实现设备端对USB接入主机识别检测;
5. VCP驱动程序工作可靠,兼容性非常好,即使是最新的Windows1064bit操作系统也能够自动安装驱动程序并正常工作,极大的方便了软件部署和安装,用户体验也得到了保障。
- |
- +1 赞 0
- 收藏
- 评论 0
本文由Sunny提供,版权归世强硬创平台所有,非经授权,任何媒体、网站或个人不得转载,授权转载时须注明“来源:世强硬创平台”。
相关推荐
【应用】工作电流低至9.5mA的USB桥接芯片用于4G通讯棒设计,3×3mm的小尺寸封装可减少PCB面积
逆变器端,通信棒为USB接口,即插即用,将相关数据通过芯科CP2102N-A02-GQFN28桥接芯片与MCU进行通信,处理后的数据通过4G模块与后台EMS管理系统进行通讯,后台进行统一处理。本文着重介绍芯科USB桥接芯片在4G通讯棒的应用。
应用方案 发布时间 : 2023-03-28
【应用】芯科工作电流低至9.5 mA的USB桥接芯片CP2102N-A02-GQFN28用于激光水平尺,具有高集成度
激光水平尺的硬件电路部分一般由MCU、电源管理、锂电池、显示屏、激光收发器、USB桥接芯片等组成。今天主要讲讲USB桥接芯片,推荐一款芯科的USB桥接芯片,型号为CP2102N-A02-GQFN28,工作电流低至9.5 mA,非常适合用在锂电池供电的激光水平尺。
应用方案 发布时间 : 2023-03-17
【应用】USB桥接芯片CP2102N-A02-GQFN28R用于儿童智能夜灯,工作电流<10mA
针对儿童智能夜灯应用需求,本文推荐的是Silicon Labs推出的CP2102N-A02-GQFN28R作为USB桥接芯片,内部集成高性能Firmware,有高达3Mbps波特率的数据传输率;工作电流<10mA,测试性能非常满足项目的要求。
应用方案 发布时间 : 2022-12-10
【经验】如何实现USB转I2C像串口助手一样进行数据读写
在工程师们的设计法宝中, USB转串口是必不可少的一个重要法宝,USB可以方便与PC进行连接,可以监控产品的工作状态,与PC交互等等许多功能,那么在实际应用中,我们还需要其他的接口,比如I2C,本文为大家介绍工程师另外一个重要法宝:USB转I2C/SMBUS。CP2112是Silicon Labs 推出的一块USB桥接芯片可以实现USB转I2C/SMBUS的方案。
设计经验 发布时间 : 2018-08-01
【经验】USB转UART接口芯片CP2102N使用命令行软件设置方法
Silicon Labs USB转UART接口芯片CP2102N,这是一款高集成度的桥接芯片,开发不需要其他外部USB组件,可使用GUI软件对芯片进行简单的自定义和配置选项,简单易用。本文介绍Silicon Labs USB转UART芯片CP2102N使用命令行软件设置方法。
设计经验 发布时间 : 2020-04-06
【产品】低成本USB桥接芯片,即连即用的接口管家-Silicon labs CP2104,CP2105,CP2110
Silicon labs CP21xx USB桥接系列产品共有四种USB转串口的解决方案:包括USB转UART接口芯片CP2104、USB转双UART接口芯片CP2105、HID-USB转UART接口芯片CP2110和HID-USB转SMBus及I2C接口芯片CP2112。该系列芯片能够广泛应用于个人医疗设备、手机、智能卡和存储卡阅读器、无线调制解调器等系统中。
新产品 发布时间 : 2016-02-17
Silicon Labs(芯科科技) CP2105 单芯片USB转UART桥接器数据手册(英文)-CP2105
描述- Silicon Labs(芯科科技) CP2105 单芯片USB转UART桥接器数据手册(英文)-CP2105,CP2105,silabs CP2105,CP2105数据手册,CP2105 datasheet,CP2105规格书,CP2105手册,CP2105技术资料,CP2105资料,CP2105方案,CP2105供应,CP2105库存,CP2105价格,单芯片USB转UART桥接器,UART桥接器,MCU
型号- CP2105,CP210X,CP2105-F01-GMR,CP2105-F01-GM
【经验】USB转UART桥接芯片CP2102与CP2110的编程区别
Silicon Labs的CP21XX系列芯片是USB转UART功能的桥接芯片,这个系列的芯片可实现即插即用接口解决方案,可方便的实现产品的USB通信功能,芯片内部集成有振荡器,封装最小只有4mm*4mm,同时内部有可编程存储器,可以极大的降低产品的成本,简化产品设计并缩短产品的开发时间。CP21XX系列的主要有CP2102及CP2110两个产品,本文介绍这两个产品的编程区别。
设计经验 发布时间 : 2019-12-27
【经验】单芯片USB转UART桥接器CP2105用于USB转双路485协议的操作步骤
CP2105是Silicon Labs的一款方便、高性价比的单芯片USB转UART桥接器,其实CP2105不仅仅只支持串口,CP2105还支持USB转485/232。本文主要针对CP2105的USB转485的相关操作进行介绍,让各位读者熟悉整个配置过程。
设计经验 发布时间 : 2019-09-25
【应用】USB桥接芯片CP2105评估套件用户指南——软件与硬件基础
Silicon Labs 同时提供软件和硬件开发工具,利用其 8 位和 32 位微控制器、音频、时钟和振荡器、接口、隔离、电源、传感器、USB ToolStick、无线和射频以及 Zigbee 设备,为设计人员提供支持。评估板一般用来作为开发者使用的学习板、实验板,可以作为应用目标板出来之前的软件测试、硬件调试的电路板。本应用方案将介绍CP2105套件内容、相关文件介绍、软件安装。
应用方案 发布时间 : 2019-04-04
【应用】基于CP2102N USB-to-UART桥接器的程序自动下载电路设计
笔者有参与一款基于乐鑫ESP32 WiFi芯片的产品开发,设计中选用CP2102N实现USB转串口。 ESP32芯片程序下载时,需要通过跳线帽方式将芯片的GPIO0管脚拉低并重新上电或通过使能管脚EN重新复位芯片才能进入程序下载模式。为提高程序调试效率,设计中利用CP2102N的RTS和DTR信号输出控制三极管电路实现对ESP32芯片的GPIO0和EN管脚控制,实现ESP32芯片程序自动下载。
应用方案 发布时间 : 2019-07-20
【经验】如何解决芯科科技USB-to-UART桥接器芯片CP2102无法安装驱动的问题
很多设备都需要提供一个USB接口和PC机对接,用于设备与PC软件直接的数据交互传输,USB软件协议与开发相应的Windows下设备驱动难度较大;所以在设计中选用无需编程的接口芯片CP2102N,从而简化USB设备设计。
设计经验 发布时间 : 2022-12-02
【成功案例】USB桥接芯片CP2102N实现单节锂/锂聚合物电池充电管理芯片SGM4056的充电器识别功能
SGM4056是SGMICRO的一款简单可靠的单节锂/锂聚合物电池充电管理芯片,内置了符合锂离子电池充电要求的CC/CV充电程序,具有完善的保护功能,。一般的USB接口只能提供5V/500mA的电源,而电源适配器则可以提供1A以上的输出,为了兼顾安全充电和快速充电,充电器识别是非常必要的。本文将详细介绍如何使用CP2102N让SGM4056具有充电识别功能的方法。
设计经验 发布时间 : 2018-09-27
【选型】如何选择正确的USB桥接设备简化USB连接
无需专门的USB知识或固件开发,教你运用USB巧实现简化USB连接。
器件选型 发布时间 : 2019-09-02
【应用】芯科USB转UART单芯片桥接器助力一拖四烧录器,最高可提供4个独立UART接口
烧录器系统使用的USB转UART单芯片桥接器为:CP2108-B03-GM,包括一个USB 2.0全速功能控制器,USB收发器,振荡器,EEPROM和四个异步串行数据总线,在一个紧凑的9毫米x 9毫米64引脚QFN包中具有完整的调制解调器控制信号。
应用方案 发布时间 : 2022-11-03
电子商城
品牌:SILICON LABS
品类:Wireless Gecko SoC
价格:¥8.1764
现货: 103,858
品牌:SILICON LABS
品类:Mighty Gecko Multi-Protocol Wireless SoC
价格:¥27.0929
现货: 90,767
现货市场
品牌:SILICON LABS
品类:Switch Hall Effect Magnetic Position Sensor
价格:¥2.2924
现货:126,000
服务
可定制波导隔离器频率覆盖5.5GHz~110GHz,插损损低至0.25dB、隔离度、正向方向功率、封装尺寸参数。
最小起订量: 1pcs 提交需求>
世强深圳实验室提供Robei EDA软件免费使用服务,与VCS、NC-Verilog、Modelsim等EDA工具无缝衔接,将IC设计高度抽象化,并精简到三个基本元素:模块、引脚、连接线,自动生成代码。点击预约,支持到场/视频直播使用,资深专家全程指导。
实验室地址: 深圳 提交需求>
登录 | 立即注册
提交评论