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智能設(shè)備設(shè)計概念與解決方案全面解析

來源：泰然健康網(wǎng) 時間：2025年05月20日 23:09

探索智能設(shè)備的設(shè)計理念與解決方案
在科技日新月異的今天，電子產(chǎn)品正變得愈發(fā)小巧，同時被賦予了更多的智能化功能。網(wǎng)絡(luò)連接已成為這些產(chǎn)品的標配，諸如小型藍牙醫(yī)療保健設(shè)備、可穿戴設(shè)備、智能娛樂設(shè)備，以及增強現(xiàn)實（AR）和虛擬現(xiàn)實（VR）解決方案等，都在逐步塑造著人類的新生活。本文將深入剖析這些電子產(chǎn)品的設(shè)計理念，并介紹Silicon Labs推出的相關(guān)解決方案的產(chǎn)品特性。
設(shè)計理念：追求更智能、更小巧的藍牙醫(yī)療保健與可穿戴設(shè)備
在科技的不斷推動下，藍牙醫(yī)療保健設(shè)備和可穿戴設(shè)備正變得越來越智能，體積也更為小巧。這些設(shè)備不僅為我們的生活帶來了前所未有的便利，更在健康監(jiān)測、運動追蹤等方面發(fā)揮了重要作用。設(shè)計這些產(chǎn)品時，我們始終秉承著創(chuàng)新與實用的理念，力求為人類帶來更健康、更便捷的生活方式。
在藍牙醫(yī)療保健設(shè)備的設(shè)計過程中，優(yōu)化物料表（BOM）是減小產(chǎn)品尺寸、提高設(shè)計靈活性和降低成本的關(guān)鍵。通過使用集成的藍牙SoC和模塊，并結(jié)合醫(yī)療保健應(yīng)用所需的各種外圍功能和特性，可以顯著節(jié)省PCB尺寸，從而加速產(chǎn)品的開發(fā)與集成更多功能。

此外，集成式AI/ML加速器可進一步增強設(shè)備的智能控制功能。機器學(xué)習(xí)技術(shù)允許設(shè)備根據(jù)現(xiàn)有模型處理大量傳感器數(shù)據(jù)，識別異常情況，并確定需要傳輸回云的數(shù)據(jù)。這種智能處理方式不僅節(jié)省了資源，還延長了電池壽命。

同時，人工智能技術(shù)在原居安老等應(yīng)用中也發(fā)揮著重要作用。通過監(jiān)測生命體征、查看數(shù)據(jù)變化、觀察步態(tài)等，以及識別非正常模式，AI能為提供者提供關(guān)鍵的診斷數(shù)據(jù)，并向護理人員和親人觸發(fā)救生警報，為患者的生命安全和健康管理提供有力支持。

另外，產(chǎn)品中集成的模擬外圍器件也是關(guān)鍵的一部分。例如，ADC在許多無線醫(yī)療保健設(shè)備和可穿戴設(shè)備中扮演著傳感器測量和電池電源監(jiān)控的重要角色。對于采用基于分離模擬前端（AFE）解決方案的連續(xù)血糖監(jiān)測（CGM）和其他便攜式醫(yī)療保健設(shè)備制造商而言，ADC和DAC這兩種關(guān)鍵功能更是在芯片上不可或缺的組成部分。

低功耗設(shè)計，提升能源效率與電池壽命

DC-DC轉(zhuǎn)換器在電池供電的醫(yī)療保健設(shè)備中扮演著至關(guān)重要的角色。升壓轉(zhuǎn)換器使得SoC能夠利用堿性和氧化銀等低壓電池，其輸入電壓范圍為8至7 V，從而確保藍牙SoC在低電源電壓下仍能穩(wěn)定工作。而降壓轉(zhuǎn)換器則允許SoC采用3V電池，例如鋰鈕扣電池，進一步優(yōu)化能源利用和延長電池壽命，甚至減小電池尺寸。

為了避免在關(guān)鍵健康應(yīng)用中出現(xiàn)意外的電池耗盡情況，庫侖計數(shù)器這種電荷計量器被廣泛采用。它能夠精確追蹤電池電量，從而增強用戶的安全感和使用體驗。此外，低頻RC振蕩器也是藍牙低功耗（LE）4 GHz應(yīng)用中的核心組件，確保藍牙低功耗SoC達到±500 ppm的睡眠時鐘精度要求。

鑒于醫(yī)療保健設(shè)備和可穿戴設(shè)備的功率需求較低，設(shè)計時需在保持可接受的射頻（RF）性能的同時，減少PCB層數(shù)和器件數(shù)量，以最大程度地降低藍牙設(shè)備的功耗，進而縮小設(shè)備尺寸。

全球AR/VR設(shè)備市場展望

隨著消費者日益以家庭為中心，工作、教育、醫(yī)療保健、購物和娛樂等活動都在家中進行成為可能。AR/VR技術(shù)的崛起打破了真實世界與數(shù)字世界的界限，為用戶帶來了沉浸式的體驗。通過AR/VR頭戴式顯示器（HMD）和手持控制器，人們可以深入3D游戲和電影的世界，或在家中漫步于一個真實的虛擬購物中心，試穿新裝或預(yù)覽新家具。這些應(yīng)用不僅提升了消費者的體驗，還使我們的生活更加高效便捷。預(yù)計到2027年，全球AR/VR設(shè)備市場的復(fù)合年增長率將達到26%。

然而，可穿戴AR/VR設(shè)備面臨著獨特的無線設(shè)計挑戰(zhàn)。它們必須節(jié)能以延長電池壽命和充電間隔，同時處理高帶寬視頻以提供自然的視覺效果。此外，VR控制器與HMD之間的通信延遲至關(guān)重要，必須實現(xiàn)最低延遲以確保對手勢和動作的及時響應(yīng)。

AR和VR應(yīng)用提出了三個關(guān)鍵無線要求：低功耗、低延遲以及穩(wěn)定的連接。能效對于改善電池供電和可充電設(shè)備如VR控制器、智能眼鏡和AR/VR頭戴設(shè)備的用戶體驗至關(guān)重要。同時，安全性也成為用戶關(guān)注的焦點，因為HMD和VR控制器可能成為家庭網(wǎng)絡(luò)遭受攻擊的入口。
針對藍牙無線連接與控制應(yīng)用，Silicon Labs推出了多款高性能的SoC與模塊。其中，EFR32BG22系列藍牙低功耗SoC以其卓越的能效和接收器靈敏度脫穎而出，成為節(jié)能型智能娛樂設(shè)備的理想選擇。這款SoC不僅尺寸小巧，僅為4 x 4 mm，還集成了Secure Vault安全功能，確保數(shù)據(jù)安全。此外，EFR32BG22和EFR32BG22E藍牙低功耗無線SoC解決方案作為Wireless Gecko Series 2平臺的重要組成部分，其設(shè)計在能源效率方面達到了新的高度。

EFR32BG27系列藍牙低功耗SoC同樣不容小覷。這款采用WLCSP（3 x 6 mm）和QFN封裝的緊湊型SoC，支持高性能藍牙低功耗標準。其DCDC升壓功能提供了寬電壓范圍，而庫侖計數(shù)器則能準確追蹤電池電量。更值得一提的是，該系列無線SoC還支持PSA 2級安全性，為設(shè)備制造商提供了極小封裝應(yīng)用下的高性能與安全保障。
BG27藍牙SoC具備DCDC升壓功能，可在低至8伏的電壓下穩(wěn)定工作，兼容單節(jié)堿性和5伏鈕扣電池。其喚醒引腳設(shè)計使得倉庫或運輸中的產(chǎn)品能長時間保持關(guān)閉狀態(tài)，功耗低至僅20 nA，從而確保電池電量充足。此外，集成的庫侖計數(shù)器能夠精準監(jiān)控電池電量，有效避免關(guān)鍵應(yīng)用中的電池意外耗盡。BG27的目標應(yīng)用廣泛，涵蓋互聯(lián)醫(yī)療保健設(shè)備、可穿戴設(shè)備、傳感器、開關(guān)、智能門鎖以及商用和LED照明等領(lǐng)域。

EFR32BG24系列藍牙低功耗SoC則是電池高效型智能可穿戴設(shè)備的理想之選。該SoC不僅集成了AI/ML加速器，還配備了獲得PSA 3級認證的Secure Vault?安全功能，為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備提供全面的安全保障。通過藍牙低功耗和藍牙網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，EFR32BG24無線SoC可實現(xiàn)穩(wěn)定的物聯(lián)網(wǎng)無線連接，非常適合用于智能家居、照明以及便攜式醫(yī)療保健產(chǎn)品。其高性能4 GHz RF、低電流消耗特性以及AI/ML硬件加速器等關(guān)鍵功能，使得物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備制造商能夠輕松創(chuàng)建智能、穩(wěn)健且節(jié)能的產(chǎn)品，有效抵御遠程和本地網(wǎng)絡(luò)攻擊。此外，ARM Cortex?-M33內(nèi)核以高達78 MHz的頻率運行，配合5 MB的閃存和256 kB的RAM，為苛刻的應(yīng)用需求提供充足的資源支持，同時為未來的產(chǎn)品擴展預(yù)留了充足的空間。EFR32BG24的目標應(yīng)用包括網(wǎng)關(guān)/集線器、傳感器、開關(guān)、門鎖、智能插頭、LED照明、血糖儀和脈搏血氧計等多樣化領(lǐng)域。

滿足超低功耗物聯(lián)網(wǎng)無線設(shè)備需求的解決方案
EFR32FG22系列4 GHz專用無線SoC，以其卓越的能效和接收器靈敏度，成為節(jié)能型智能娛樂設(shè)備的理想選擇。該SoC尺寸僅為4 x 4 mm，同時支持Secure Vault安全功能，確保數(shù)據(jù)安全。此外，EFR32FG22和EFR32FG22E解決方案還融入了Wireless Gecko Series 2平臺，提供更全面的無線連接功能。

FG22 SoC集成了4 MHz Arm? Cortex?-M33內(nèi)核，結(jié)合TrustZone技術(shù)，以及高性能無線電接收靈敏度達-103 dBm，使其在創(chuàng)建節(jié)能應(yīng)用方面表現(xiàn)出色。而FG22E版本更是通過延長電池壽命和支持無需電池設(shè)計，進一步強化了節(jié)能特性。其超低傳輸和接收功率、創(chuàng)新低功耗功能，以及業(yè)界領(lǐng)先的能源效率，使得產(chǎn)品運行壽命得以顯著延長。

另外，Silicon Labs的RS9116無線模塊也備受矚目。這款帶集成天線的超低功耗RF認證Wi-Fi 4 SiP模塊（8011 b/g/n），不僅支持藍牙低功耗和經(jīng)典藍牙，還提供了安全網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧。其緊湊尺寸、功率優(yōu)化性能以及通過FCC、IC和ETSI/CE等多項認證，使其成為多協(xié)議無線連接解決方案的理想之選。
SiWx917無線SoC，融合了低功耗Wi-Fi 6與藍牙低功耗4技術(shù)，專為節(jié)能智能設(shè)備打造。其內(nèi)置高達8MB的閃存和外部PSRAM，滿足各類應(yīng)用需求。作為Silicon Labs功耗最低的Wi-Fi 6 SoC，SiWx917是物聯(lián)網(wǎng)無線設(shè)備的理想之選，尤其適用于長時間電池供電的設(shè)備。

該SoC集成了無線CPU子系統(tǒng)、微控制器應(yīng)用子系統(tǒng)、安全功能以及電源管理子系統(tǒng)，全部濃縮在7x7mm的QFN封裝中。其無線子系統(tǒng)配備高速多線程處理器、基帶數(shù)字信號處理、模擬前端和4GHz RF收發(fā)器，確保高效無線性能。

此外，SiWx917的應(yīng)用子系統(tǒng)由高性能ARM? Cortex?-M4F處理器、嵌入式SRAM、閃存和傳感器集線器組成，專為外圍器件和應(yīng)用處理而優(yōu)化。網(wǎng)絡(luò)無線處理器則在獨立線程上運行無線和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧，提供完全集成的解決方案，適用于各種嵌入式無線物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。

SiWx917的目標應(yīng)用場景廣泛，包括智能家居、消費者健康、醫(yī)療保健、工業(yè)、零售、智能建筑和城市管理以及資產(chǎn)跟蹤等。在設(shè)計智能設(shè)備時，選擇SiWx917將助您輕松滿足用戶需求，提升產(chǎn)品質(zhì)量和生活品質(zhì)。

關(guān)注艾睿電子

艾睿電子致力于為客戶提供創(chuàng)新的無線SoC解決方案，其中SiWx917無線SoC備受矚目。這款產(chǎn)品融合了低功耗Wi-Fi 6與藍牙低功耗4技術(shù)，專為節(jié)能智能設(shè)備而設(shè)計，滿足各種應(yīng)用需求。內(nèi)置8MB閃存和外部PSRAM，以及強大的無線子系統(tǒng)和應(yīng)用子系統(tǒng)，使得SiWx917成為物聯(lián)網(wǎng)無線設(shè)備的理想選擇。其高效無線性能、安全功能和電源管理子系統(tǒng)，為用戶帶來便捷、安全、穩(wěn)定的智能生活體驗。艾睿電子不斷創(chuàng)新，致力于推動物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，為全球客戶提供優(yōu)質(zhì)的無線SoC解決方案。

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