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MEDICAL 7 - aprile 2015 XII
Medical
un indubbio vantaggio per tutti i dispositivi medicali por-
tatili alimentati mediante una batteria primaria. Il nucleo
richiede una corrente di 175 µA/MHz in modalità attiva a
una frequenza di 24 MHz e una corrente di soli 1,8 µA in
modalità “low-power” con l’RTC abilitato, mentre numero-
se modalità di gestione della potenza consentono di ridurre
i consumi. La possibilità di arrestare il funzionamento delle
periferiche non attive è un’altra opzione disponibile per
contenere ulteriormente i consumi. Un controllore DMA a
6 canali garantisce il funzionamento delle periferiche men-
tre il microcontrollore si trova in “sleep mode”. Il converti-
tore A/D può quindi essere programmato inmodo da effet-
tuare la scansione dei canali di ingresso, raccogliere i dati e
“svegliare” il core solo quando è richiesto il suo intervento.
Periferiche cablate per una maggiore flessibilità
dell’interfaccia
Le periferiche embedded forniscono tutte le funzionalità
necessarie per la realizzazione di un dispositivo medicale
portatile. Un controlloreUSB 2.0 Full Speed con interfaccia
fisica (PHY) permette un collegamento diretto con il cavo
USB, con conseguente riduzione sia degli ingombri sulla
scheda sia del costo del sistema. Un regolatore di tensio-
ne integrato consente di eseguire una commutazione “in-
telligente” tra l’alimentazione principale e VBUS nel caso di
connessione con un host USB. Una caratteristica di questo
tipo è particolarmente utile nei sistemi in cui l’alimentazio-
ne VDD è costituita da una batteria. Per la comunicazione
sincrona con più periferiche di tipo slave sono disponibili
fino a un massimo di tre interfacce SPI master. È possibile
trasferire dati fino a 24 MHz, mentre la modalità DMA è
supportata per i buffer sia di ricezione sia di trasmissione.
Le due interfacce per bus I2C master/slave consentono di
comunicare con un’ampia gamma di periferiche compati-
bili con questo tipo di bus. Il dispositivo supporta i protocol-
li master e slave. Due porte USART (universal synchronous
/ asynchronous receiver / transmitter) permettono di effet-
tuare la comunicazione in modalità asincrona full-duplex o
sincrona half-duplex.
Opzioni di connettività wireless (disponibili in futuro)
Uno slave compatibile con lo standard BLE (Bluetooth
low-energy) v4.0 copre il range di frequenza radio (RF)
compreso tra 2.400 GHz e 2.4832 GHz. Questa interfaccia
può essere utilizzata ad esempio per collegare un sensore
glicemico e le pompe per l’insulina utilizzate per un pan-
creas artificiale. Uno stack gratuito con codice sorgente sarà
disponibile per un profilo medicale al seguente indirizzo:
.
Un transceiver ISM quad band (per le bande 315, 433, 868
e 915MHz) supporta diversi schemi di modulazione – FFSK,
FMSK, AFSK – oltre a svariate modalità di “sleep” caratteriz-
zate da un “risveglio” in tempi brevissimi.
Soluzioni di potenza per aggiungere funzioni
di sicurezza e ridurre gli ingombri
Si prenda ora in considerazione un dispositivo medicale
portatile alimentato da una sorgente ricaricabile esterna.
MAX14663 (Fig. 6), un PMIC con caricabatteria a com-
mutazione a ioni di litio (Li+) integrato, si propone come
una soluzione di potenza ottimizzata per dispositivi medica-
li portatili di dimensioni molto ridotte. Utilizzato insieme
al microcontrollore MAX32600, permette di ottimizzare
la potenza, diminuire gli ingombri e aggiungere ulteriori
funzionalità. Di seguito saranno analizzate le caratteristiche
di MAX14663 in relazione alla gestione della batteria e la
connettività USB.
Fig. 7 – L a protezione “ermetica” di MAX14663
unitamente a un commutatore di isolamento per-
mette di conservare la carica della batteria
Fig. 8 – Andamento dello stato della carica (SOC)
in funzione del tempo. Osservando la figura si de-
duce che la tecnologia ModelGauge permette di
non accumulare gli errori in funzione del tempo