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基于Freescale的Kinetis K5x系列脉搏血氧仪开发方案

来源: 中电网
2019-01-15
类别:健康医疗
eye 203
文章创建人 拍明

原标题:Freescale Kinetis K5x系列脉搏血氧仪开发方案

  Kinetis K5x MCU系列与其它Kinetis MCU引脚、外设和软件兼容,为设计人员提供了包含集成运算的跨阻抗放大器和高分辨率模数转换器(ADC)和数模转换器(DAC)模块的模拟测量引擎。

  该系列还提供IEEE 1588以太网和硬件加密,具有设备充电检测功能的全速USB2.0 OTG以及一个灵活的、支持320段的低功率段式LCD控制器。器件具有128KB(64引脚LQFP封装)至512KB(144引脚MAPBGA封装)闪存。

  Kinetis K5x MCU系列主要特性

  工作特性

  电压范围:1.71V~3.6V

  闪存写入电压范围:1.71V~3.6V

  温度范围(环境):-40℃~85℃

  性能

  高达100MHz的ARM Cortex-M4内核,具有DSP指令,能够提供1.25 Dhrystone MIPS/MHz的性能

  存储器与存储器接口

  非FlexMemory器件上高达512KB的程序闪存

  FlexMemory器件上高达256KB的程序闪存

  FlexMemory器件上高达256KB的FlexNVM

  FlexMemory器件上的4KB FlexRAM

  高达128KB的RAM

  串行编程接口(EzPort)

  FlexBus外部总线接口

  时钟

  3MHz~32MHz晶体振荡器

  32kHz晶体振荡器

  多功能时钟发生器

  系统外设

  多种低功耗模式,能够根据应用要求提供功率优化

  具有多主保护功能的存储器保护单元

  16通道DMA控制器,支持63种请求源

  外部看门狗监控器

  软件看门狗

  低泄漏唤醒单元

  安全与完整性模块

  硬件CRC模块,支持快速循环冗余校验

  硬件随机数发生器

  硬件加密,支持DES、3DES、AES、MD5、SHA-1和SHA-256算法

  每块芯片均具有128位唯一标识(ID)编号

  人机接口

  段式LCD控制器,支持40个面板和8个背板,或者44个面板和4个背板,具体取决于封装尺寸

  低功耗硬件触摸传感器接口(TSI)

  通用输入/输出

  模拟模块

  2个16位SAR ADC

  每个ADC内均集成有可编程增益放大器(PGA)(多达64个)

  2个12位DAC

  2个运算放大器

  2个跨阻抗放大器

  3个模拟比较器(CMP),包含1个6位DAC和可编程参考输入

  参考电压

  定时器

  可编程延迟模块

  8通道电机控制/通用/PWM定时器

  2个双通道正交解码器/通用定时器

  IEEE 1588定时器

  周期中断定时器

  16位低功耗定时器

  载波调制器发射器

  实时时钟

  通信接口

  以太网控制器,具有到外部PHY的MII与RMII接口和硬件IEEE 1588功能

  具有片上收发器的USB全速/低速OTG控制器

  3个SPI模块

  2个I2C模块

  6个UART模块

  安全数字主控制器(SDHC)

  I2S模块

  图1 Kinetis K5x MCU系列框图

  脉搏血氧测量是监测血液中含氧血红蛋白百分比的一种简单的非侵入式方法。脉搏血氧仪间接地测量患者血液的氧饱和度及皮肤中血液量的变化。LCD显示屏上会显示血氧饱和度及心率。

  脉搏血氧仪可以作为独立的便携式装置出售,也可以连接到更大型的病患监护系统。飞思卡尔提供具有LCD显示屏驱动功能的超低功率MCU。此类器件是便携式脉搏血氧仪的理想选择。

  脉搏血氧测量是一种非侵入式血氧饱和度(SpO2)测量方法。血氧饱和度是指在血红蛋白和脱氧血红蛋白检测的基础上测量血液中溶解的氧气量。可以利用2种不同的光波长来测量HbO2和Hb吸收光谱的实际差额。血流受HbO2和Hb浓度的影响,其吸收系数是利用2种波长660nm(红光光谱)和940nm(红外光谱)测量得来的。脱氧和氧合血红蛋白吸收不同的波长。脱氧血红蛋白(Hb)在波长为660nm时吸收量较高,而氧合血红蛋白(HbO2)在波长为940nm时吸收量较大。

  脉搏血氧仪利用飞思卡尔MCU Kinetis K53设计而成,除了其它面向医疗的应用以外,它还为脉搏血氧测量信号处理嵌入了下列主要特性:

  32位ARM Cortex-M4内核,频率高达100MHz,总线速度高达50MHz

  用于信号滤波的DSP指令

  2个运算放大器(OpAmp)

  2个跨阻抗放大器(TRIAMP)

  USB连接功能,可以充当host、device或On-The-Go(OTG)

  4对差分和24条单端16位ADC通道

  3个具有PWM功能的16位Flex定时器模块(FTM)

  图2 MED-SPO2脉搏血氧仪开发套件外形图

  图3 MED-SPO2脉搏血氧仪功能框图



责任编辑:HanFeng

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