根據Gartner公司的調查，便攜式消費類醫療設備是醫療設備市場中增長最快的部分。Databeans也預測到，未來五年家用醫療設備市場將有9%的增長。這源于在網上或零售店里個人醫療設備可以方便地買到、隨著半導體技術的不斷進步，個人醫療設備技術日益成熟，不僅簡單易用，而且價格合理。

　　便攜式醫療設備" title="便攜式醫療設備">便攜式醫療設備具有以下特點：

　　簡單易用；高可靠性和安全性（受政府監管）；簡單、安全的連接；

　　低功耗" title="低功耗">低功耗工作（即電池續航" title="電池續航">電池續航時間長）；

　　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?。粌r格合理。

　　便攜式設備設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）。便攜式醫療設備設備應當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必須提供現場可編程的非易失性存儲器（通常是系統內可編程閃存），以及靈活的能充分利用有限引腳數的I/O配置。

　　如圖1所示，醫療設備市場采用了優化的USB設備標準，即個人醫療保健設備類（PHDC）標準，無處不在的USB接口使得數據和信息傳輸標準化，從而無需關心設備來自哪家制造商。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。

　　當前，許多便攜式醫療設備只能顯示健康檢測結果，而新型設備還具有連接簡便、自動記錄和傳輸檢測結果的特性。通常情況下，這些更先進的便攜式醫療設備被連接到裝有可跟蹤結果的軟件的個人電腦或移動醫療設備，或者通過無線方式安全地傳輸信息給醫務人員、護理人員或基于Web的應用，這就是如今十分流行的遠程醫療。

　　雖然選擇高性能、低功耗MCU和通信方式是重要的，但所有醫療設備也會測量一些物理參數，用于量化個人健康方面的某些指標（如血壓或含氧水平）。這需要能夠感應和測量光強（用于測量血氧）、傳導（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。在保健設備市場上，測量來不得半點錯誤。RF發射器和收發器與MCU協同工作可以為遠程醫療應用提供無線連接。

　　此外，無線MCU（在同一封裝內整合低功耗MCU內核與高性能RF收發器的高集成度設備）也得以廣泛使用。同時，集成的Sub-GHz頻段的收發器可提供更寬的工作范圍和出色的RF靈敏度。便攜式”通常意味著設備由電池供電。通常情況下，新增加的功能會產生更多的功耗，但是開發人員在設計便攜式醫療設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。

　　在數字處理器存在噪聲和通信信號空間狹小的環境下，混合信號MCU必須能夠保證良好的模擬電壓測量結果。MCU供應商面臨的又一挑戰是對產品電池續航能力的要求。“這是半導體供應商所面臨的最具挑戰性的設計問題之一（特別是在需要為IC提供低電池電壓的情況下），而且這些規格還要通過產品工程師的嚴格審查。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，也必須保證模數轉換器（ADC）的運行，當終端用戶想在測量期間獲得測量數據時，MCU也應當實時地獲取測量結果。此外，即使在最低電池電壓下，所有芯片功能也應正常運行。如果不能在整個電池續航期間進行測量，那么MCU還有什么優勢可言呢？總之，MCU供應商必須集成精密的模擬測量。

　　MCU設計人員必須找到一種喚醒MCU時鐘和模擬電路的設計方法，實現快速測量，然后使MCU返回到低功耗狀態。正如許多高功效MCU一樣，Silicon Labs的超低功耗C8051F9xx系列MCU可以在幾微秒內完成喚醒，而且片上參考電壓也可在2微秒內完成喚醒，從而能夠迅速開啟ADC進行精確測量。為了改善測量結果，ADC也被設計為可快速累加多次測量值而無需CPU干預，同時進一步降低喚醒時間。喚醒時間越短，獲得測量結果時所汲取的電池電流就越小（圖2）。

　　新的趨勢是，當終端用戶希望供應商提供附帶電池的產品時，使用一塊堿性電池來減小醫療設備的尺寸或節約成本。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開關穩壓器的占位空間，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設計中的另一個重要趨勢是支持新的電池使用配置和技術。充電電池很受歡迎，通常需要較高的電壓支持，必須集成片上穩壓器。

　　這些開關穩壓器在電壓測量過程中產生大量噪聲，而且它們還必須一直處于上電狀態以確保MCU能夠從休眠模式喚醒，從而產生耗電并降低電池續航能力。Silicon Labs F9xx系列器件等先進的低功耗MCU引入了集成式DC/DC穩壓器來解決這些問題。

　　盡管MCU提供商不斷引入和集成節能和節省電池的功能，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。我們的目標是為嵌入式開發人員提供一個成本更低、尺寸更小的終端產品，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。換言之，半導體供應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處于低功耗狀態時關斷DC/DC穩壓器，延長電池續航時間。盡管此DC/DC穩壓器被集成在片內，但作為真正的低功耗、單電池解決方案，它仍然能夠為系統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數據RAM、一個ADC和兩個穩壓器（LDO和升壓穩壓器），4mm×4mm占位空間（在某些情況下甚至更小！）。這種小型混合信號MCU設計能夠在單一芯片上實現完整的測量和接口系統，且不影響性能或電池續航能力。

　　為新一代便攜式醫療設備提供核心部件，功能密集的混合信號MCU將提供滿足消費者需求的優化產品的保健設備，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人員對便攜式醫療設備的設計。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。