基于PowerWise技术的“中医神指”蓝牙终端设计*

　　概述

　　张景岳说：“十二律为神物，可以通于地而合神明。”神明由心神主宰，通过太极阴阳的旋转，需要音乐本身的阴阳升降来实现,才能发挥“乐达天地之和，与人气相接，而动荡血脉、流通精神”。中医乐疗内容取材于自然音乐，在宫商角征羽基础上形成的各种韵曲 (调)，各种“调”的变化关系以阴阳升降为基本形式。中医音乐疗法帮助恢复人体阴阳平衡，以达到康复身心的目的。按摩疗法是一种非药物疗法，符合中医经络学原理，亦即中医三阴、三阳学说。通过对特定穴位的按摩能刺激调理脏腑，疏通经络，增强新陈代谢，调整人体生理机能，提高免疫系统功能, 达到防病、治病、保健、强身的目的。

　　蓝牙(Bluetooth)技术，实际上是一种短距离、低成本的无线传输应用技术。从目前的应用来看，由于蓝牙体积小、功率低，其应用已不局限于计算机外设，几乎可以被集成到任何数字设备之中，能够有效地简化掌上电脑、笔记本电脑和移动电话手机等移动通信终端设备之间的通信。

　　“中医神指”及其蓝牙终端总体设计

　　“中医神指”产品是将中医音乐疗法和按摩疗法结合起来，采用先进的微电子技术，通过蓝牙无线发送器将音乐疗法选定的音乐传送，蓝牙终端是基于PowerWise技术设计便携装置，具有高效节能的特色，通过有声有色的音频和安置在特定穴位的按摩电机同步作用，以达到疏通经络，康复身心的目的，“中医神指”产品有效将文化、健康、科技等时尚元素融合起来。

　　“中医神指”产品主要由主控软件Magic finger ，蓝牙无线发送器，以及蓝牙终端三部分组成，其中主控软件Magic finger界面如图1所示,包括蓝牙连接、录制指导、按摩放松、播放指导等按钮。蓝牙连接控制蓝牙适配器和神指上的蓝牙模块进行连接和配对，录制指导用于录制医生的指导建议并保存成相应的音频文件，便于蓝牙传输。播放指导调用录制医生的指导建议对使用者进行相应医疗动作，按摩放松选择医生指定的轻松柔和的音乐，给予使用者音乐治疗。

　　图1 Magic finger界面

　　蓝牙无线发送器工作频段为全球统一开放的2.4GHz工业、科学和医学(Industrial, Scientific and Medical, ISM)频段，插在USB插口，如图2所示。

　　图2 蓝牙无线发送器

　　“中医神指”蓝牙终端样机如图3所示,由控制模块、蓝牙模块、音频模块、指示灯模块、电机控制模块组成。控制模块是负责对其他各个模块进行配置、控制及背景音乐的播放;蓝牙模块主要完成音频数据的接收;音频模块对声音音频放大和进行播放;电机驱动模块控制电机;指示灯模块控制指示灯。

　　图3 “中医神指”蓝牙终端样机

　　基于PowerWise技术的蓝牙终端功能单元

　　能源效率是关系到系统设计成败的关键因素，根据系统架构，在性能、功能、体积和功耗4个重要指标中权衡所有因素作出取舍，确保每一单元的功耗都能发挥出最高的性能。因此，高效能的元器件尤其重要。美国国家半导体PowerWise系列产品目前共有大约300多款集成电路，全部都属于高能效的芯片，帮助提高系统能源效率，实现低耗电、强散热、小体积和更长电池寿命等特性。“中医神指”蓝牙终端是基于PowerWise技术设计便携装置，利用美国国家半导体的PowerWise系列LM49370，LM4570，LM4675及LP3952等器件，具有高效节能的特色，其结构框图如图4所示

　　图4 “中医神指”蓝牙终端结构框图

　　音频功率放大器采用PowerWise系列产品LM49370，属于Boomer 音频功率放大器系列的音频子系统，其特点是采用扩展频谱技术，因此电磁干扰极低，而且内置D类扬声器放大器、双模式立体声耳机放大器以及可支持蓝牙收发器的专用接口，其内部框图如图5所示

　　图5 音频功率放大芯片LM49370内部框图

　　立体扬声采用PowerWise系列产品LM4675，一款2.65W 单声道 D 类音频功率放大器，其特点是采用扩展频谱技术，因此电磁干扰极低，无需加设滤波器，其内部框图如图6所示

　　图6 立体扬声芯片LM4675内部框图

　　彩色 LED 驱动器采用PowerWise系列产品LP3952，设有声光同步功能的 6 通道彩色 LED 驱动芯片，全部LED 驱动最大电流是300mA，其内部框图如图7所示

　　图7 LED 驱动芯片LP3952内部框图

　　单端输入的马达驱动器采用PowerWise系列产品LM4570，2.4mS的启动时间，高效的驱动能力，其驱动电路如图8所示。

　　图8 马达驱动芯片LM4570驱动电路

　　对于便携式产品而言，系统功耗是制造商需要首先关注的问题之一，“中医神指”蓝牙终端是基于PowerWise技术设计，采用的PowerWise系列产品自适应电压调节(AVS)和阈值电压调节，将数字逻辑集成电路的工作和泄漏功耗自动降至最低，同时保持最小的系统开销。蓝牙终端根据各自独立的处理单元实际工作需要调节其供电量，以减低功耗。

　　结论

　　“中医神指”设计将中医音乐疗法和按摩疗法结合起来，“有声有色”的提供了疏通经络、康复身心等保健功能。其蓝牙终端由于使用了PowerWise器件，这些PowerWise器件都内置多个独立操作的处理单元，有时这些单元全部全速工作，但有时其中部分功能会处于空闲或关闭状态。由于可以独立管理各单元的电源供应，使系统功耗达到最优。

　　参考文献：

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　　[2] 王鹰雷，王君，张燕.中医按摩治疗改善亚健康状[J].中日友好医院学报,2003

　　[3] 朱刚，谈振辉，周贤伟.蓝牙技术原理与协议[M].北京：清华大学出版社,2001

　　[4] 吴彦奇，朱刚.蓝牙与802.11b干扰问题的优化解决方案[J].无线通信技术,2006

　　[5] 吴主祥.国半推出新串行接口技术便携式设备标准问题引起业界关注[J].电子产品世界, 2004