连通爆炸目前正在进行的有一些对我们的健康和福祉产生深远的影响。对于初学者来说,医疗器械不再有束缚病人到医院的病床上,甚至到医疗机构;医生们现在可以监控和控制人的远程设备,甚至在飞行中进行调整。这一进步欠它的存在在很大程度上是手机,电脑,可穿戴的外设和个人区域网络的融合(PANS)。从经济角度来看,成本意识的保险公司正在推动向医疗身打扮是早期发现和即将到来的事件的预测趋势可以降低患者的治疗费用。本文着眼于使用过的,现成的Wi-Fi无线模块的可穿戴式医疗设备原型。这些设备可以加速的实际医疗传感器和电路的发展,如果需要的话作为一个OEM溶液,或者,如果用作参考设计,吸收到一板,当产品准备好发布。
为什么无线网络?
一些有线和无线协议正在争夺在锅中使用。无线解决方案,包括无线网络,ZigBee的,蓝牙,ANT +,6LoWPAN的,和Z-波。虽然所有这些协议拥有真实的,实实在在的好处,如降低成本,更少的协议复杂性和开销,少抗衡的流量,无线网络可能是在捕获穿戴式医疗设备市场上,有许多原因的最佳位置。其中一个原因是,Wi-Fi已很广泛的部署相比其他协议。咖啡馆,餐馆,甚至公共场所都被配有免费无线网络连接,这使它成为理想的渠道需要到云和医疗专业通过公共基础设施的直接通信的医疗设备。在医疗身打扮的情况下,这种直接的通道可以作为一个备份,如果我们的可穿戴式电脑主机出现故障。另一个原因是,Wi-Fi已普遍支持在智能手机上。这意味着,智能手机成为了计算和通信聚合器身打扮,我们的医疗设备将有一个持续的低功耗连接到云通过3G / 4G / 5G(等)服务。还有一个原因是,无线网络连接,提供基本的安全和加密。除了不愿有一人拦截您的医疗数据或入侵起搏器,例如,使用IPv6有足够的IP地址来唯一地识别每个人的设备。寻址是不是一个问题。最后,有几个不错的现成的,货架的Wi-Fi解决方案是准备在这两个芯片和模块的形式来使用。这意味着你可以利用该技术,而不必过于深深躲藏在它的复杂性。例如原理图,代码,布局和应用支持都一应俱全。
考虑模块
为了一个设计师,复制和粘贴的参考设计在PCB上似乎相当微不足道。毕竟,设计已经制造,测试和表征。怎么会错呢?在现实世界中,不过,因为有很多东西可以影响到的RF性能,即使射频芯片厂商可能必须做自己的印刷电路板的演示和开发板反复几次。另外,耗时和昂贵的认证过程,以有测试可以是在需要的风险在PCB被每一个非RF相关的变化发生的时间重做。这增加了大量的成本,风险和延迟,并伸出的时间将产品推向市场。指定模块的原型和初始生产是有几个原因的好选择。右出槽,这些模块提供了FCC和TUV的认证,具体的频率,符合世界各地。此外,它们是可测试的,并且可以从其它系统部件独立开发。这让我们将测试盒,间距和元件放置以获得最佳性能,特别是因为材料在靠近天线可以影响RF性能。一到使用模块最好的好处是同时设计的能力。主应用程序可以被设计,原型,和测试,而RF模块正在开发中的背景。这需要一些压断的,因为即使初始产品的生产运行,可以解除贴牌的Wi-Fi无线模块,可在非常合理的费用。
搜索模式
数据传输速率可以帮助你确定哪些模块是最适合你。并非所有的应用都需要高速,大量的电力。举个例子,在MikroElectronika 3.3 V通用MIKROE-1135 Wi-Fi模块支持11-Mbit / s的802.11b标准。集成的PCB天线声称400米的范围内,以及固件编码协议栈,使您的嵌入式微通过一个标准的UART与之通信。该管理单元安装模块可嵌快速更新和组装(图1),并支持参考原理图和代码示例。 MikroElectronika还提供射频模块的模块化点击™系列的其他成员。

图1:管理单元模块可以插座的开发和测试,也允许自由的措施,以获得最佳性能确定最佳的PCB展示位置时。加入支持54兆比特/秒数据速率,H-D无线HDG104-DN-2是用于802.11b和克的模块。 2.7工作至3.3 V,整个模块打包像QFN 44引脚SMT贴片占用仅为7.1 x7.7毫米电路板面积。这个模块的一个好处是,没有射频微调是必要的,该设备已进行预校准与已经分配的MAC地址。一个基于Atmel AVR处理器内部引导ROM,该模块占用(或耗材如果添加了一个本地振荡器)从主机系统中的40 MHz时钟合成所有需要的内部微观和RF频率。它也可以采取32.768 kHz时钟为低功耗模式,其中它吸引15毫瓦软关断模式。这部分确实使用通过SPI外接天线和串行通信。数字I / O也可以(图2)。

图2:所需的所有的时钟,电源和串行通信利用这个芯片式模块。外部天线可能不需要修整。德州仪器也有一些54 Mbit / s的无线网络模块,就可以使用,比如它的WL1831MODGBMOCT模块,它结合了无线网络连接,支持802.11 b / g / n的收发器,蓝牙收发器。仿佛的WiLink™系列的一员,它是基于TI的Sitara微处理器,并已栈和软件支持Linux,Android的无线网络连接和蓝牙预集成AM335x开发套件。其他几个竞争者都可以使用了,如54兆位/ Microchip的RN171XVS-I / RM通用的Wi-Fi模块S和54 Mbit / s的H-D SPB800-BCP1的表面贴装电路板。一个主要的声名鹊起这里是直接无线连接到互联网或局域网与UART或RS-232连接任何设备。
更快的速度
稍微快65 Mbit / s的数据传输速率来自村田其类型TN支持802.11b / g / n和蓝牙4.0组合模块,LBEE5ZSTNC-523。村田有家庭的射频模块,也可以连接的医疗设备到蓝牙,甚至900MHz的无线电更长范围和更好的壁渗透(图3)。

图3:几种模块化无线选项允许穿戴式医疗设备连接到其他非Wi-Fi网络,以及较少使用的900 MHz频段的更清晰的通道和更长的距离。 Inventek有一个有趣的UART喂养ISM43362-M3G-L44-E-C2.4.0.2模块,支持802.11 b / g / n的无线网络连接与微带天线和连接外部天线(图4)的能力。该器件还提供简单的串行通信,但是,与多个SPI,UART和USB接口,它可以像自己(也请注意模块的混合信号功能,对A / D转换器),一个小型集线器的所有。

图4:当多个串行端口可用一个模块上,它可以像一个小型通信集线器和服务器到多个医疗设备。这使得一些分布式传感器,如EKG探测到所有只需要一个单一的RF信道。蓝兆有有和没有外部天线,如72 Mbit / s的WF111-E与外部天线和WF121-A内置天线使用家庭WF111和WF121无线网络模块。甚至更快 - 150 Mbit / s的 - 数据传输速率可在Sagrad SG901-1059B-5.0-H通用802.11 B / G / N /模块,它采用外置天线。使用USB 2.0接口,集成的RT3070单芯片解决方案集成了一个150 Mbit / s的物理层和完全符合802.11n标准3.0草案和功能集。请注意,300-或400-MIPS过程需要充分推动这部分以充分发挥其性能水平。到目前为止,32位ARM和x86架构已经过测试这个模块,具有64位x86处理器。
综上所述
医疗设备制造商可以是专家开发保健产品的病人和医生,但它们不太可能是同样精通在无线通信中。这里就是模块化的解决方案让他们更轻松地设计他们的医疗传感器和处理系统的无线版本。虽然一队客场一班班制定最佳的医疗解决方案,其他球队可以提炼所需的低成本射频链路。这提供了一个快速时间 - 市场溶液具有最低风险,并且被重复,以潜在地低得多的成本,尤其是如果FCC认证测试。