基于AMS AS7000动态心率测量智能手环原理及设计

AS7000的芯片内部已经集成了心率采样算法，所以我 们只要通过I2C接口去读取数据。

如图4所示，其中第13、14引脚是和Host主机端的I2C通 讯引脚。

第7、8引脚是AS7000的SWD仿真接口，AS7000内部是 一个M0内核的MCU，主要用于心率算法的处理。其中第8

图4 AS7000原理

引脚 GPIO8是控制AS7000芯片是否进入待机模式，GPIO8输 出高电平，AS7000待机；GPIO8输出低电平，AS7000正常运 行模式。

第11、12引脚是AS7000和LIS3DH的I2C通讯引脚，主要 是因为AS7000在实现动态心率测试的时候，需要过滤掉运 动时产生的干扰。

第16引脚是GPIO5，在动态心率算法的时候，AS7000 需要三轴加速度传感器数据，第一种是可以像本方案这样单 独挂一颗三轴加速度传感器，另外一种是可以向主机请求三 轴加速度数据。GPIO5就是在第二种方式的时候使用到的。 但是考虑到三轴加速度的同步性问题，我们一般推荐第一种 方式。

第3引脚，是Sigref引脚，AS7000的SWD功能是内部可 以关闭的， 当我们关闭S WD时， 我们需要在A S7000的上 电前，把Sigref引脚接到地，此时从上电之后的5s时间内， SWD是活跃的，可以通过SWD接口实现对AS7000的程序烧 写功能。

第1、2、17、18引脚是AS7000 LED灯的电源，我们最 好的设计是需要一颗DC/DC升压到4V供电，为了确保足够 大的LED电流，同时要注意的是DC/DC需要有一个EN使能 信号脚，用于控制功耗使用。本方案中我们是直接使用电池 电压作为电源，在测试中我们需要注意在电池电压3.6V以上 测试效果比较理想。同时我也使用了一个MOS管去控制整 个电源的导通或截止。

1.4 触摸

我们选择的是CY的SoC蓝牙芯片CYBL10573，它内部集 成了CapaciTIve Sigma-Delta（CSD）模块，可以提供一流的信噪 比和防水性能，所有GPIO都支持CapSense，使用灵活，并且支持单指和双指触摸应用。

1.5 OLED显示

显示这一块我们选择自发光OLED显示屏，只要 有一组I2C通讯接口就可以实现酷炫的界面显示。

1.6 手机app蓝牙互联

本方案我们使用CY的SoC蓝牙芯片CYBL10573， 内部集成低功耗BLE蓝牙模块，BLE子系统包含链路 层引擎和物理层。链路层引擎支持主设备和从设备模 式。链路层引擎通过在硬件中实现了对时间有严格要 求的各项功能（ 如加密功能） ， 从而降低功耗， 并 提供最少的处理器干预和高性能特性。 关键协议元 素（如主机控制接口（HCI）和链路控制）都是通过固件实 现的。同时提供了直接测试模式（DTM），以便能够使用 标准蓝牙测试器来测试无线性能。物理层包含一个调制解 调器和一个射频收发器，该收发器以1Mbps 的速度通过2.4

GHz ISM 带传输和接收BLE 数据包。发送时，该模块将进行 GFSK 调制，并在通过天线传输BLE 数据包之前将该数据包 的数字基带信号转换为射频。进行接收时，该模块会针对天 线中的射频信号进行GFSK 解调，以获得数字比特流。射频 收发器包括集成的Balun。该Balun 提供了一个单端射频端口 引脚，这样能够通过pi 匹配网络驱动一个电阻为50欧的天线 终端。可以将输出功率编程为–18 dBm ~ +3 dBm，以优化不 同应用程序的电流消耗。

2 系统软件的功能设计和实现

最终智能手环要完成的功能：

1、基于AMS AS7000动态心率检测;

2、基于意法半导体的电池管理芯片STNS01供电、充电 的电源管理系统;

3、基于三轴加速度传感器芯片LIS3DH的计步运动量检 测;

4、基于CY SoC蓝牙的触摸Touch功能实现，以及和手 机App BLE4.0蓝牙信息交互功能;同时要完成SoC蓝牙自身的 OTA升级和对AS7000的心率算法升级功能;

5、OLED的界面显示;
 

最终，通过本方案我们希望可以帮助客户快速搭建自 己的智能手环系统。