根據(jù)Gartner公司的調(diào)查，便攜式消費類醫(yī)療設(shè)備是醫(yī)療設(shè)備市場中增長最快的部分。Databeans也預(yù)測到，未來五年家用醫(yī)療設(shè)備市場將有9%的增長。這源于在網(wǎng)上或零售店里個人醫(yī)療設(shè)備可以方便地買到、隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷進(jìn)步，個人醫(yī)療設(shè)備技術(shù)日益成熟，不僅簡單易用，而且價格合理。
便攜式醫(yī)療設(shè)備" title="便攜式醫(yī)療設(shè)備">便攜式醫(yī)療設(shè)備具有以下特點：
簡單易用；高可靠性和安全性（受政府監(jiān)管）；簡單、安全的連接；
低功耗" title="低功耗">低功耗工作（即電池續(xù)航" title="電池續(xù)航">電池續(xù)航時間長）；
支持更寬的電壓范圍（特別是較低電壓）；
測量精度高；外形尺寸??；價格合理。
便攜式設(shè)備設(shè)計的核心是能以最低的電源電流提供卓越處理性能的高集成度混合信號微控制器（MCU）。便攜式醫(yī)療設(shè)備設(shè)備應(yīng)當(dāng)需要最少的交互操作，簡單的用戶輸入（如，較少按鍵和較簡單的軟件菜單）以及尺寸較大且易于觀察的顯示屏。為了支持這些特性，MCU必須提供現(xiàn)場可編程的非易失性存儲器（通常是系統(tǒng)內(nèi)可編程閃存），以及靈活的能充分利用有限引腳數(shù)的I/O配置。
如圖1所示，醫(yī)療設(shè)備市場采用了優(yōu)化的USB設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)，即個人醫(yī)療保健設(shè)備類（PHDC）標(biāo)準(zhǔn)，無處不在的USB接口使得數(shù)據(jù)和信息傳輸標(biāo)準(zhǔn)化，從而無需關(guān)心設(shè)備來自哪家制造商。因此，MCU需要提供多種集成連接接口的方法，比如集成精密振蕩器的USB控制器。
當(dāng)前，許多便攜式醫(yī)療設(shè)備只能顯示健康檢測結(jié)果，而新型設(shè)備還具有連接簡便、自動記錄和傳輸檢測結(jié)果的特性。通常情況下，這些更先進(jìn)的便攜式醫(yī)療設(shè)備被連接到裝有可跟蹤結(jié)果的軟件的個人電腦或移動醫(yī)療設(shè)備，或者通過無線方式安全地傳輸信息給醫(yī)務(wù)人員、護(hù)理人員或基于Web的應(yīng)用，這就是如今十分流行的遠(yuǎn)程醫(yī)療。
雖然選擇高性能、低功耗MCU和通信方式是重要的，但所有醫(yī)療設(shè)備也會測量一些物理參數(shù)，用于量化個人健康方面的某些指標(biāo)（如血壓或含氧水平）。這需要能夠感應(yīng)和測量光強（用于測量血氧）、傳導(dǎo)（用于測量血糖）、壓力（用于測量血壓）和溫度，這些測量必須具有高精度和一致性。在保健設(shè)備市場上，測量來不得半點錯誤。RF發(fā)射器和收發(fā)器與MCU協(xié)同工作可以為遠(yuǎn)程醫(yī)療應(yīng)用提供無線連接。
此外，無線MCU（在同一封裝內(nèi)整合低功耗MCU內(nèi)核與高性能RF收發(fā)器的高集成度設(shè)備）也得以廣泛使用。同時，集成的Sub-GHz頻段的收發(fā)器可提供更寬的工作范圍和出色的RF靈敏度。便攜式”通常意味著設(shè)備由電池供電。通常情況下，新增加的功能會產(chǎn)生更多的功耗，但是開發(fā)人員在設(shè)計便攜式醫(yī)療設(shè)備時不能要求終端用戶使用又大又重的電池，也不能要求他們頻繁更換電池。
在數(shù)字處理器存在噪聲和通信信號空間狹小的環(huán)境下，混合信號MCU必須能夠保證良好的模擬電壓測量結(jié)果。MCU供應(yīng)商面臨的又一挑戰(zhàn)是對產(chǎn)品電池續(xù)航能力的要求。“這是半導(dǎo)體供應(yīng)商所面臨的最具挑戰(zhàn)性的設(shè)計問題之一（特別是在需要為IC提供低電池電壓的情況下），而且這些規(guī)格還要通過產(chǎn)品工程師的嚴(yán)格審查。測量時必須滿足低噪聲、低失真（良好的信噪比和失真率）和高線性度要求。
即使MCU處于運行狀態(tài)，也必須保證模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）的運行，當(dāng)終端用戶想在測量期間獲得測量數(shù)據(jù)時，MCU也應(yīng)當(dāng)實時地獲取測量結(jié)果。此外，即使在最低電池電壓下，所有芯片功能也應(yīng)正常運行。如果不能在整個電池續(xù)航期間進(jìn)行測量，那么MCU還有什么優(yōu)勢可言呢？總之，MCU供應(yīng)商必須集成精密的模擬測量。
MCU設(shè)計人員必須找到一種喚醒MCU時鐘和模擬電路的設(shè)計方法，實現(xiàn)快速測量，然后使MCU返回到低功耗狀態(tài)。正如許多高功效MCU一樣，Silicon Labs的超低功耗C8051F9xx系列MCU可以在幾微秒內(nèi)完成喚醒，而且片上參考電壓也可在2微秒內(nèi)完成喚醒，從而能夠迅速開啟ADC進(jìn)行精確測量。為了改善測量結(jié)果，ADC也被設(shè)計為可快速累加多次測量值而無需CPU干預(yù)，同時進(jìn)一步降低喚醒時間。喚醒時間越短，獲得測量結(jié)果時所汲取的電池電流就越?。▓D2）。
新的趨勢是，當(dāng)終端用戶希望供應(yīng)商提供附帶電池的產(chǎn)品時，使用一塊堿性電池來減小醫(yī)療設(shè)備的尺寸或節(jié)約成本。直到最近，該方法依然需要額外的成本和分立DC/DC" title="DC/DC">DC/DC開關(guān)穩(wěn)壓器的占位空間，用來提升堿性電池電壓以滿足MCU正常工作的需要（堿性電池的有效電壓可到0.9V）。MCU設(shè)計中的另一個重要趨勢是支持新的電池使用配置和技術(shù)。充電電池很受歡迎，通常需要較高的電壓支持，必須集成片上穩(wěn)壓器。
這些開關(guān)穩(wěn)壓器在電壓測量過程中產(chǎn)生大量噪聲，而且它們還必須一直處于上電狀態(tài)以確保MCU能夠從休眠模式喚醒，從而產(chǎn)生耗電并降低電池續(xù)航能力。Silicon Labs F9xx系列器件等先進(jìn)的低功耗MCU引入了集成式DC/DC穩(wěn)壓器來解決這些問題。
盡管MCU提供商不斷引入和集成節(jié)能和節(jié)省電池的功能，但是如果MCU成本和外形尺寸大幅增加，那么也將不利于能效。我們的目標(biāo)是為嵌入式開發(fā)人員提供一個成本更低、尺寸更小的終端產(chǎn)品，同時降低功耗。這樣的解決方案必須減少物料成本和尺寸。最好的MCU是以最小的外形尺寸提供高性能、集成式連接接口和存儲器以及出色的模擬外設(shè)。換言之，半導(dǎo)體供應(yīng)商必須提供更高的功能密度。
這能夠降低噪聲、減少成本、減小外形尺寸，并允許MCU處于低功耗狀態(tài)時關(guān)斷DC/DC穩(wěn)壓器，延長電池續(xù)航時間。盡管此DC/DC穩(wěn)壓器被集成在片內(nèi)，但作為真正的低功耗、單電池解決方案，它仍然能夠為系統(tǒng)的其余部分提供升壓電源。
圖4是一個超低功耗MCU的實例——64kB閃存代碼存儲空間、4kB數(shù)據(jù)RAM、一個ADC和兩個穩(wěn)壓器（LDO和升壓穩(wěn)壓器），4mm×4mm占位空間（在某些情況下甚至更?。。?。這種小型混合信號MCU設(shè)計能夠在單一芯片上實現(xiàn)完整的測量和接口系統(tǒng)，且不影響性能或電池續(xù)航能力。
為新一代便攜式醫(yī)療設(shè)備提供核心部件，功能密集的混合信號MCU將提供滿足消費者需求的優(yōu)化產(chǎn)品的保健設(shè)備，而在這快速增長的市場中，制造商也將獲得快速利益。成本、尺寸、功耗和性能等多方面壓力都影響著嵌入式開發(fā)人員對便攜式醫(yī)療設(shè)備的設(shè)計。而唯一解決辦法就是使用高集成度的混合信號MCU，滿足市場所需。