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[原创]MicrochipPIC24FJ128GC010低功率血压计解决方案

2017-11-14 10:08 PM| 发布者: 挚爱松鼠酱| 查看: 4397| 评论: 0

摘要: microchip为现有的数字特性增添了全面的高级模拟外设选择,PIC24FJ128GC010系列扩展了PIC24F系列的功能。连同其超低功耗特性、外设的直接存储器存取(DMA)、USBOTG和内置式LCD控制器与驱动器,该组合让该系列产品成 ...

microchip为现有的数字特性增添了全面的高级模拟外设选择,PIC24FJ128GC010系列扩展了PIC24F系列的功能。连同其超低功耗特性、外设的直接存储器存取(DMA)、USB OTG和内置式LCD控制器与驱动器,该组合让该系列产品成为采用节约功率的经济型封装的混合信号PIC微控制器的新标准。

PIC24FJ128GC010模拟特性

12位、50通道、高速、流水线模数转换器(A/D)
转换速率高达10Msps
兼容性特性,实现了低转换速率
灵活的操作模式,能够利用样品列表实现自动累加、阈值检测和通道扫描
可在睡眠和空闲状态下转换
16位Sigma-Delta模数转换器(A/D)
可编程数据速率,具有抖动选项和可调过采样率
2条差分通道
可配置输入增益级
2个10位数模转换器(DAC)
快速建立时间支持1Msps更新速率
2个轨到轨、输入/输出、通用运算放大器
增益带宽乘积:2.5MHz(典型值)
灵活的输入多路复用选项
可选比较器模式
3个轨到轨、增强型模拟比较器,具有可编程输入/输出配置
3个片上可编程电压参考
充电时间测量单元(CTMU)
用于电容式触摸感应,通道多达50条
时间测量,低至100ps的分辨率
睡眠模式下的操作

PIC24FJ128GC010极低功耗特性

多种电源管理选项,实现了功率降低最大化
由备用电池供电时,VBAT实现了最低功耗(有或无RTCC)
深度睡眠,具有通过内部或外部触发器唤醒的能力
所选深度睡眠和VBAT模式下的全RAM和状态保持
睡眠和空闲模式可以选择性地关闭外设和/或内核,以便大幅降低功耗和快速唤醒
睡眠模式允许CPU以低于外设的时钟速度运行
备用时钟模式允许On-the-Fly切换至较低的时钟速度,从而选择性地降低功耗
深度睡眠模式下的超低电流消耗:
WDT:270nA@3.3V,典型值
RTCC:350nA@32kHz、3.3V,典型值
深度睡眠电流,75nA,3.3V,典型值

PIC24FJ128GC010通用1串行总线特性

USB v2.0 On-The-Go(OTG)兼容
从FRC振荡器开始USB Device模式操作,无需晶体振荡器
具有双重作用,可以充当主机或外设
Host模式下的低速(1.5Mb/s)和全速(12Mb/s)USB操作
Device模式下的全速USB操作
USB的低抖动PLL
支持32个端点(16个双向)
USB模块可以将器件上的任何RAM地址用作USB端点缓冲器
片上USB收发器,具有连接片外USB收发器的接口
支持控制、中断、同步和批量传输
片上上拉和下拉电阻

PIC24FJ128GC010外设特性

LCD显示器控制器
内部电荷泵和低功耗内部电阻器偏置
睡眠模式下的操作
5个外部中断源
外设引脚选择(PPS);实现了很多外设的独立I/O映射
5个具有预定标器的16位定时器/计数器
可以配对成32位定时器/计数器
6通道DMA支持所有外设模块
将CPU开销降至最低,提高数据吞吐量,降低功耗
9个输入采集模块,每个都具有1个专用16位定时器
9个输出比较/PWM模块,每个都具有1个专用16位定时器
增强型并行主/从端口(EPMP/EPSP)
硬件实时时钟与日历(RTCC)
运行、睡眠、深度睡眠和VBAT模式
2个三线式/四线式SPI模块(支持4种帧模式),具有8级FIFO缓冲器
2个I2C模块,支持多主/从模式和7位/10位寻址
4个UART模块
支持RS485、RS232和LIN/J2602
IrDA的片上硬件编码器/解码器
在自动波特检测(ABD)时自动唤醒
4级深FIFO缓冲器
可编程32位循环冗余校验(CRC)发生器
数字信号调制器(DSM)为数字信号流提供了片上FSK和PSK调制
所有I/O引脚上的大电流宿/源(18mA/18mA)
数字I/O引脚上的可配置开漏输出
选择引脚上耐压5.5V的输入
PIC24FJ128GC010高性能CPU特性
改良哈佛架构
16MIPS操作@32MHz
C编译器优化指令集架构(ISA)
8MHz内部振荡器
用于实现USB同步的96MHz PLL选项
多个时钟划分选项
运行时间自校准功能,能够保持优于±0.20%的准确性
快速启动
17位×17位单周期硬件分数/整数乘法器
32位×16位硬件除法器
16位×16位寄存器阵列
2个用于实现数据存储器单独读取和写入寻址的地址生成单元(AGU)
PIC24FJ128GC010微控制器特性
电源电压范围:2.0V~3.6V
2个用于实现正常和超低功耗操作的片上稳压器(1.8V和1.2V)
20,000擦除/写入周期(典型值)程序闪存
闪存数据保持:20年(最小值)
在软件控制下可自编程
可编程参考时钟输出
通过2个引脚进行在线串行编程(ICSP)和在线仿真(ICE)
JTAG边界扫描支持
故障安全时钟监控器操作
检测时钟故障,切换至片上低功耗RC振荡器
加电复位(POR)、上电定时器(PWRT)和振荡器启动定时器(OST)
独立掉电复位(BOR)和深度睡眠掉电复位(DSBOR)电路
可编程高/低压检测(HLVD)
灵活的看门狗定时器(WDT),带有它自己的RC振荡器,实现了可靠运行
标准和超低功耗看门狗定时器,能够在标准和深度睡眠模式下实现可靠操作


图1  PIC24FJ128GC010框图

血压计(BPM)

血压计(BPM)是一种非侵入式血压测量器件,是一种用于测量血压的器件。血压计与用于限制血流的充气臂带和给臂带充气的泵一起使用。数字血压计通常利用压电式压力传感器,通过示波检测法测量收缩压和舒张压。数字血压计让我们能够在家、医生办公室或医院里轻松监测血压。

当今的血压计必须满足测量、存储和发送血压、脉搏与其它医疗数据的需求。为了满足这些需求,Microchip提供了广泛的高集成度微控制器、半导体、软件和开发解决方案组合。这些包括集成有低噪声模拟信号调节功能、触摸技术、LCD控制、有线/无线连接功能、电机控制、多种低功耗模式和高速存储器的产品。

图2  血压计(BPM)板外形图

Microchip血压计利用片上系统PIC24FJ128GC010 MCU设计而成。该MCU的特性包括:

超低功耗(XLP)技术
18nA深度睡眠模式
深度睡眠模式下的240 nA看门狗定时器操作
180µA/MHz运行模式
16位Delta-Sigma模数转换器(ADC):2条差分通道
12位10Msps流水线ADC:50通道
2个10位1Msps数模转换器(DAC)
2个运算放大器
3个比较器
3个电压参考
充电时间测量单元(CTMU)
USB,支持Device/Host/OTG模式,具有主动时钟调谐功能(无需晶体)
带有电荷泵的段式LCD驱动器
本方案有助于开发带有用户接口的低成本、低功耗、手持式或便携式血压计。


图3  血压计(BPM)板框图

血压计(BPM)主要亮点

测量收缩压和舒张压
测量心率
由于集成度高,所以总BOM成本较低
超低功耗(XLP)操作
边充边测(MWI)算法可以降低病患不适
利用PIC24FJ128GC010的集成式脉宽调制(PWM)模块来在快速或慢速模式下驱动空气泵的电机
集成式LCD控制器生成直接驱动静态或多路复用LCD面板所需的数据和时序控制
利用PIC24FJ128GC010 MCU的其中一个集成式运算放大器实现高通滤波器
MCP1802 LDO将5V或6V主输入电压转变成3.3V VDD


图4  血压计(BPM)框图
详情请见:
http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/30009312c.pdf
http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/Blood_Pressure_Meter_Schematic_RevB.pdf
及http://ww1.microchip.com/downloads/en/AppNotes/00001556B.pdf


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