全面的硬件/軟件參考設計包括用于各種健康參數的傳感器

對于設計團隊來說，開始一個新項目既是激動人心的時刻，也是充滿挑戰的時刻。這是一個在（希望）有趣的項目上使用新組件和工具來創造一些特別的東西的機會。但這也是一個挑戰，因為除了與設計相關的問題外，團隊還必須應對上市時間壓力、營銷變化和客戶反饋。這就是為什么一個好的參考設計可以通過壓縮前期工作和最大限度地減少意外來產生重大影響。

當然，一些初步的軟件開發可以使用 PC、開發工具、處理器仿真器，甚至是部分電路的粗略面包板立即開始。然而，很快，實際的電路——“硬件”——就需要進行認真的開發、調試、硬件/軟件集成，甚至一些預生產的試驗單元。

對于可穿戴設備，團隊的問題被一個不可避免的事實放大：設備需要與不同的模擬傳感器接口，每個傳感器都有獨特的信號接口電平、類型和噪聲問題。例如，EKG 胸帶傳遞的微伏信號被 50/60-Hz 的大噪聲分量和身體噪聲破壞，而血氧傳感光電二極管是毫安電流源。這意味著模擬前端的設計比有多個通道時要困難得多，但至少是相同類型的。此外，該應用需要高度的功能，包括小型封裝中的無線接口，以及極低的功耗要求。

實現這一現實點可能需要大量的工程資源和時間，幾乎沒有空間為不可避免的最后一刻需要迭代設計的問題留下空間。如果團隊經驗豐富且幸運的話，要擁有一個可靠的、可操作的項目原型以及所需的開發工具和接口，至少需要三個月，通常是六個月，甚至可能更長時間。

通往概念證明的漫長道路

還有壓力要讓一些看起來“合理地”接近最終產品的東西來展示營銷、管理、關鍵客戶甚至焦點小組來驗證該方法。這提供了一個“概念證明”，以在設計進展太遠之前測試設計外觀和功能。顯然，拼湊在一起的原型設置不足以勝任這個角色。

至少，項目團隊必須：

研究供應商產品及其數據表；根據性能、功耗、價格和可用性的權衡選擇所需的有源和無源組件。當前端有不同類型的傳感器而不是相同傳感器類型的多個通道時，這是一個額外的挑戰。

訂購所需的零件；有些公司專門為這些小批量訂單設立了專門的采購小組，但在很多情況下，團隊可能不得不自己動手。他們甚至可能不得不將費用記入公司信用卡，因為削減采購訂單 （PO） 是一個耗時的過程。

獲取所有需要的部件，構建一個粗略的原型，然后讓它運行。如果存在問題，請確定是基本設計錯誤，還是只是粗略原型存在時序、信號完整性和其他希望最終 PC 板不存在的問題。

當原型硬件看起來不錯時，制作、加載和檢查一些接近最終的 PC 板原型，以便完成最終的系統集成、調試、算法開發和其他任務

由于這些原因和其他原因，許多供應商現在提供參考設計，范圍從基本的、幾乎沒有經過測試的原理圖一直到完整的、經過全面審查的評估/開發板。

最大限度地減少開發可穿戴健康/健身設計的挫折感

Maxim 的用于可穿戴健康和健身應用的 hSensor 平臺是一個節省時間和減少挫折感的參考設計示例，該平臺通常涉及各種非常不同的傳感器。該平臺（正式名稱為 MAXREFDES100#）簡化了采集和處理輸入，例如來自胸帶、ECG/EKG 貼片、腕戴式設備、溫度計、一次性溫度貼片、血氧測量儀、智能體重秤和生物認證系統的輸入。它甚至還有慣性傳感器（3 軸加速度計、6 軸加速度計/陀螺儀），如圖 1所示。 完整的軟件包包括 hSensor 板、帶驅動程序的固件、調試器板和 GUI。（請注意，此參考設計也是 Mouser Electronics/Hackster.io “ Maker Madness ”競賽中“2016 年最佳物聯網主板”類別的提名。）

小板僅 25.4 毫米 x 30.5 毫米——在單個紐扣電池上運行，并允許通過藍牙低能耗鏈路監控數據、存儲在閃存中或通過 USB 流式傳輸。它通過 ARM? mbed? 硬件開發套件提供附加功能。使用 Maxim 網站上的免費源代碼，設計人員還可以下載應用算法并根據需要進行修改。

考慮到為快速發展的健康/保健市場開發產品的設計團隊面臨著許多同時（而且往往是相互矛盾的）壓力，使用諸如 Maxim 的 hSensor 平臺之類的參考設計不僅是明智之舉，甚至可能是唯一一個說得通。

審核編輯：郭婷