華大電子CIU32L0超低功耗安全MCU在血糖儀上的應(yīng)用

近些年，隨著中國醫(yī)療器械行業(yè)的發(fā)展和糖尿病患者的增多，血糖儀行業(yè)快速發(fā)展。截至目前，血糖測量技術(shù)共經(jīng)歷了五個發(fā)展階段。前三個階段基本采用光反射法測試血糖濃度，第四和第五階段主要采用電化學(xué)法。目前國內(nèi)主流血糖儀均采用電化學(xué)法進(jìn)行血糖測量。誠然，當(dāng)前市場上血糖儀存在著同質(zhì)化的傾向，基本功能差別并不大。但是如何測量得更精細(xì)、讓患者使用起來更方便，一直是所有企業(yè)共同追求的目標(biāo)。

指尖式血糖儀

華大電子面向便攜醫(yī)療領(lǐng)域推出了CIU32L0系列超低功耗安全MCU產(chǎn)品，該系列產(chǎn)品內(nèi)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(nèi)部參考電壓源VREFBUF以及多個高精度Timer等豐富的數(shù)模外設(shè)資源，為血糖儀產(chǎn)品的設(shè)計與開發(fā)提供了極大的便利。

方案介紹

基于CIU32L0系列超低功耗安全MCU的血糖儀解決方案硬件原理框圖：

血氧儀解決方案硬件框圖

基于CIU32L0系列超低功耗安全MCU的血糖儀解決方案對血糖的測量采用電化學(xué)分析的三電極體系，由內(nèi)部參考電壓源VREFBUF向血糖試紙施加穩(wěn)定偏置電壓，血糖試紙在該偏置電壓的作用下產(chǎn)生微電流，經(jīng)運算放大器放大后輸出至內(nèi)部12位高精度ADC進(jìn)行血糖信號采集。

該血糖儀解決方案采用兩節(jié)干電池直接對系統(tǒng)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(dǎo)致的LCD屏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(nèi)部集成了電荷泵，可向LCD提供高于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(wěn)定性的要求，極大提高了血糖儀產(chǎn)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(chǎn)品的待機時長。同時，該系列MCU優(yōu)秀的運行功耗特性，滿足了單個供電周期內(nèi)的測量次數(shù)的要求。

方案特點

由兩節(jié)干電池供電，LCD使用MCU內(nèi)部電荷泵供電，確保顯示效果不隨電池電壓變化。

MCU內(nèi)置參考電壓源VREFBUF可對外輸出，為血糖測量提供穩(wěn)定的偏置電壓，節(jié)約BOM成本。

高精度12位ADC，確保血糖信號采集的準(zhǔn)確性。

內(nèi)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(wěn)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(chǎn)品介紹

CIU32L0超低功耗系列安全MCU基于ARM 32位內(nèi)核，最高頻率可達(dá)48MHz，具有超低功耗、高集成度、高可靠性、高安全的特點。內(nèi)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(shè)資源，同時提供了SM4、AES、TRNG、PUF等信息安全外設(shè)，通過商密二級及EAL4+認(rèn)證。

產(chǎn)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(jié)約電池成本。

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

最大支持8COM x 40SEG LCD控制器。

–片內(nèi)電阻分壓，高低驅(qū)可動態(tài)切換，低功耗下提升顯示效果，免外部電容。

–內(nèi)置電荷泵，VLCD電壓可高于VDD且不隨VDD變化，即使VDD抖動依舊保持良好顯示效果。

內(nèi)部高精度高速時鐘，全溫度變化小于±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(nèi)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(zhǔn)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(yīng)用于智能燃?xì)獗�、智能水表、智能門鎖等電池供電的產(chǎn)品中，為客戶產(chǎn)品的設(shè)計和開發(fā)帶來更加高效、便捷的體驗。