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　　型号：SI1144-AAGX-GMR                          品牌：SILICON LABS

　　Si1144-AAGX-GM Heart Rate Monitor

　　The Si1144-AAGX-GM combines a high precision optical sensor, an LED source, a proprietary algorithm, and a low power microcontroller (MCU) to deliver the industry’s lowest power, dynamic heart rate monitoring (HRM) solution. The Si1144-AAGX-GM includes analog-to-ditital converters, and is availalbe in a LGA Module package (2.9x4.9 mm).

　　心率监测是当前最受欢迎，可适用于所有健身人群的生物识别传感技术。传统上，心率测量的应用一直受限，要使用胸带，并需要连接到外部设备。例如专用健身手表或者智能手机。这些HRM解决方案带来一些特殊问题：胸带穿戴起来往往不方便也不舒服，同时在跑步或者骑行过程中使用智能手机也难于监测。

　　Silicon Labs日前推出的Si1144 动态心率HRM解决方案克服了当前腕上心率测量所面临的困难，提供了精确、易于实现且成本价格低于同类竞争产品的解决方案。此外，业界领先的功耗和极小的封装尺寸也使得Si1144模块非常适用于功耗敏感、空间受限的可穿戴设计。

　　Silicon Labs的新一代HRM模块，将蓝牙无线连结也集成进去。这个集成度冠绝群雄的整体解决方案将内建高精准度的动态心率传感器、UV和温度传感器，以及LED灯模组，再搭配芯科集成Bluetooth Smart协议、Cortex-M4 MCU和心率演算法的Blue Gecko单芯片(SoC)EFR32BG系列，让HRM的无线、处理和传感三大设计要素一次到位，将为设备制造商省下大量的研发时间和经费。

　　Si1144-AAGX HRM模块关键特性：

　　1)精确感测腕上微弱血流信号，媲美胸带式HRM设计的卓越性能。

　　2)两种HRM算法选择：静态HRM和可选的使用外部加速器数据的动态(运动补偿)HRM。

　　3)HRM解决方案中搭配光学模块的MCU，包括Pearl Gecko MCU，它集成了DSP使能的ARM Cortex-M4内核，适用于超低功耗、高性能设计;Jade Gecko MCU，它集成了ARM Cortex-M3内核，适用于简单的、成本敏感型设计。

　　4)完全集成的HRM IC，具有绿光LED透镜、高灵敏度光电二极管、低噪声ADC、LED驱动器、光学阻隔，以及主机通信/中断接口。

　　5)两个LED驱动器，支持最大两个片外LED。

　　6)超低功耗延长可穿戴设备的电池使用寿命：71-3.6V供电条件下待机电流<500nA。

　　7)I2C串行通信接口，支持最大4Mbps数据速率。

　　8)10引脚9mm×2.85mm×1.2mm LGA模块封装。

　　Silicon Labs最新的EFR32TM BlueGecko Bluetooth Smart SoC无线入门套件SLWSTK6020A，单个蓝牙SOC集成心率算法，可以运行动态心率DEMO。

　　EFM32BG-SLWSTK6020A套件搭载的是EFR32BG1P232GG MCU，拥有256KB Flash、32KB RAM、40MHz时钟，是内存和连接性要求高的能耗敏感型应用的理想选择。

　　EFM32BG-SLWSTK6020A套件特性：

　　1)EFR32BG 2.4 GHz无线电板(+10.5 dBm)

　　2)模块化设计可支持不同的无线电板

　　3)具备调试输出功能的集成Segger J-Link USB调试器/仿真器

　　4)超低功耗128x128像素内存LCD

　　5)20引脚扩展头，扩展头可实现轻松扩展

　　6)电源包括USB 和CR2032 电池

　　7)2个用户按钮、2个用户LED

　　8)集成调试和数据包追踪

　　9)以太网和USB连接均支持数据包追踪

　　10)支持AEM(高级能耗监控器)以用于电池测量和Energy Profiler

　　11)Simplicity Studio支持

　　EFR32BG系列MCU特性：

　　1)集成的蓝牙智能收发器。兼容蓝牙4.2规格，集成的平衡-不平衡转换器和功率放大器，出色的接收灵敏度达到了-94 dBm，可编程的输出功率为+19.5 dBm，有源模式RX：8.7 mA，0 dBm时的有源模式TX：8.8 mA，低功率无线电功能含有RFSENSE。

　　2)节能低功率模式。能耗模式2(深度睡眠)电流：1.4µA，能耗模式3(停止)电流：1.1 µA，超快唤醒：从EM3仅3 µS，1.85至3.8V的宽电源电压范围。

　　3)丰富的模拟和数字外围设备。AES256/128硬件密码加速器，ADC(12位、1 Msps、286 µA)，电流DAC(4位、电源或吸入)，2X模拟比较器，低能耗UART，2X USART (UART、SPI、IrDA、I2S、ISO7816 SmartCards)，I2C(地址识别降至EM3)，定时器：RTCC，LE定时器和脉冲计数器，12通道周边反射系统，高达31个GPIO。

　　4)功能强大的MCU和内存选项。ARM Cortex-M4+浮点运算单元，高达40 MHz的时钟频率，低有源模式电流：63 µA/MHz，可编程闪存高达256 KB，高达32 KB的SRAM。

　　Silicon Labs HRM解决方案优势

　　1) 动态心率

　　采用Silicon Labs的节能型EFM32MCU+Si1144+HRM算法，通过G-sensor配合动态补偿，准确度高，可媲美POLAR心率带和MIO手表的监测效果。

　　2) 超低功耗

　　待机功耗小于500nA，动态心率检测功耗650μA，相比竞争对手低数倍的功耗，非常适合可穿戴产品对超低功耗的要求。

　　3) 结构简单

　　将绿光LED和Sensor封装在一起，简化光学结构，易于设计。

　　4) 免费算法

　　提供Silicon Labs的HRM算法库，简单配置即可读取心率值，不用考虑复杂的算法处理，可快速完成产品设计。

　　微控制单元 ，又称单片微型计算机(Single Chip Microcomputer )或者单片机，是把中央处理器(Central Process Unit;CPU)的频率与规格做适当缩减，并将内存(memory)、计数器(Timer)、USB、A/D转换、UART、PLC、DMA等周边接口，甚至LCD驱动电路都整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制。诸如手机、PC外围、遥控器，至汽车电子、工业上的步进马达、机器手臂的控制等，都可见到MCU的身影。

　　MCU同温度传感器之间通过I2C总线连接。I2C总线占用2条MCU输入输出口线，二者之间的通信完全依靠软件完成。温度传感器的地址可以通过2根地址引脚设定，这使得一根I2C总线上可以同时连接8个这样的传感器。本方案中，传感器的7位地址已经设定为1001000。MCU需要访问传感器时，先要发出一个8位的寄存器指针，然后再发出传感器的地址(7位地址，低位是WR信号)。传感器中有3个寄存器可供MCU使用，8位寄存器指针就是用来确定MCU究竟要使用哪个寄存器的。本方案中，主程序会不断更新传感器的配置寄存器，这会使传感器工作于单步模式，每更新一次就会测量一次温度。

　　要读取传感器测量值寄存器的内容，MCU必须首先发送传感器地址和寄存器指针。MCU发出一个启动信号，接着发出传感器地址，然后将RD/WR管脚设为高电平，就可以读取测量值寄存器。

　　为了读出传感器测量值寄存器中的16位数据，MCU必须与传感器进行两次8位数据通信。当传感器上电工作时，默认的测量精度为9位，分辨力为0.5 C/LSB(量程为-128.5 C至128.5 C)。本方案采用默认测量精度，根据需要，可以重新设置传感器，将测量精度提高到12位。如果只要求作一般的温度指示，比如自动调温器，那么分辨力达到1 C就可以满足要求了。这种情况下，传感器的低8位数据可以忽略，只用高8位数据就可以达到分辨力1 C的设计要求。由于读取寄存器时是按先高8位后低8位的顺序，所以低8位数据既可以读，也可以不读。只读取高8位数据的好处有二，第一是可以缩短MCU和传感器的工作时间，降低功耗;第二是不影响分辨力指标。

　　MCU读取传感器的测量值后，接下来就要进行换算并将结果显示在LCD上。整个处理过程包括：判断显示结果的正负号，进行二进制码到BCD码的转换，将数据传到LCD的相关寄存器中。

　　数据处理完毕并显示结果之后，MCU会向传感器发出一个单步指令。单步指令会让传感器启动一次温度测试，然后自动进入等待模式，直到模数转换完毕。MCU发出单步指令后，就进入LPM3模式，这时MCU系统时钟继续工作，产生定时中断唤醒CPU。定时的长短可以通过编程调整，以便适应具体应用的需要。