華大電子CIU32L0超低功耗安全MCU在血糖儀上的應用

近些年,隨著中國醫療器械行業的發展和糖尿病患者的增多,血糖儀行業快速發展。截至目前,血糖測量技術共經歷了五個發展階段。前三個階段基本採用光反射法測試血糖濃度,第四和第五階段主要採用電化學法。目前國內主流血糖儀均採用電化學法進行血糖測量。誠然,當前市場上血糖儀存在著同質化的傾向,基本功能差別並不大。但是如何測量得更精細、讓患者使用起來更方便,一直是所有企業共同追求的目標。

 

指尖式血糖儀

華大電子面向便攜醫療領域推出了CIU32L0系列超低功耗安全MCU產品,該系列產品內部集成了帶有電荷泵的LCD控制器、高精度ADC、可對外輸出的內部參考電壓源VREFBUF以及多個高精度Timer等豐富的數模外設資源,為血糖儀產品的設計與開發提供了極大的便利。

 血糖儀


方案介紹

基於CIU32L0系列超低功耗安全MCU的血糖儀解決方案硬體原理框圖:

 

血氧儀解決方案硬體框圖

方塊圖

 

基於CIU32L0系列超低功耗安全MCU的血糖儀解決方案對血糖的測量採用電化學分析的三電極體系,由內部參考電壓源VREFBUF向血糖試紙施加穩定偏置電壓,血糖試紙在該偏置電壓的作用下產生微電流,經運算放大器放大後輸出至內部12位高精度ADC進行血糖信號採集。

 

該血糖儀解決方案採用兩節乾電池直接對系統供電,供電電壓VDD會隨電池電量減少而下降,為解決VDD下降導致的LCD螢幕顯示對比度變差的問題,CIU32L0系列超低功耗安全MCU的LCD控制器內部集成了電荷泵,可向LCD提供高於VDD且不隨VDD變化的VLCD電壓,確保在VDD電壓變化時依然保持良好的顯示效果。

 

該系列MCU集成了多個高精度Timer,可使用LXTAL作為其計時時鐘源,滿足了血糖測量算法對計時穩定性的要求,極大提高了血糖儀產品的測量精度。

 

CIU32L0系列超低功耗安全MCU Stop模式+RTC走時的功耗低至1.25μA,極大地延長了血糖儀產品的待機時長。同時,該系列MCU優秀的運行功耗特性,滿足了單個供電周期內的測量次數的要求。

 

方案特點

  • 由兩節乾電池供電,LCD使用MCU內部電荷泵供電,確保顯示效果不隨電池電壓變化。

  • MCU內置參考電壓源VREFBUF可對外輸出,為血糖測量提供穩定的偏置電壓,節約BOM成本。

  • 高精度12位ADC,確保血糖信號採集的準確性。

  • 內部高精度Timer可選用LXTAL作為計時時鐘源,為血糖測量算法提供穩定的定時周期。

  • 方案具有HCT和溫度補償,提高血糖濃度測量精度。

  • 具有RTC計時功能,快捷記錄患者全天血糖走勢。

 

CIU32L0系列超低功耗安全MCU

 

產品介紹

CIU32L0超低功耗系列安全MCU基於ARM 32位內核,最高頻率可達48MHz,具有超低功耗、高集成度、高可靠性、高安全的特點。內部集成LCD、ADC、VREFBUF、低功耗COMP、多種定時器、多個USART/I²C/SPI等豐富的外設資源,同時提供了SM4、AES、TRNG、PUF等信息安全外設,通過商密二級及EAL4+認證。

 

產品特點

  • VBAT備份電源自動切換,VBAT模式+RTC+備份寄存器的功耗低至1μA,降低備份電源的電池容量需求,節約電池成本。

  • 多達72個fast IO,防倒灌且兼容5V通信,其中高驅IO可達20mA。

  • 最大支持8COM x 40SEG LCD控制器。

    –片內電阻分壓,高低驅可動態切換,低功耗下提升顯示效果,免外部電容。

    –內置電荷泵,VLCD電壓可高於VDD且不隨VDD變化,即使VDD抖動依舊保持良好顯示效果。

  • 內部高精度高速時鐘,全溫度變化小於±2%,免外部晶體。

  • 12位1.14 Msps高精度ADC,可測量高輸出阻抗信號。

  • 內部參考電壓源VREFBUF,為ADC提供參考電壓,支持2.048V、2.5V,可通過IO輸出。

  • RTC校準精度±0.477ppm,支持鬧鐘、時間戳、微秒級單位的喚醒定時器,支持溫度補償。

 

除了血糖儀之外,CIU32L0系列超低功耗安全MCU還可廣泛應用於智能燃氣表、智能水錶、智能門鎖等電池供電的產品中,為客戶產品的設計和開發帶來更加高效、便捷的體驗。

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