基于PowerWise技術的“中醫神指”藍牙終端設計

張景岳說：“十二律為神物，可以通于地而合神明。”神明由心神主宰，通過太極陰陽的旋轉，需要音樂本身的陰陽升降來實現,才能發揮“樂達天地之和，與人氣相接，而動蕩血脈、流通精神”。中醫樂療內容取材于自然音樂，在宮商角征羽基礎上形成的各種韻曲 (調)，各種“調”的變化關系以陰陽升降為基本形式。中醫音樂療法幫助恢復人體陰陽平衡，以達到康復身心的目的。按摩療法是一種非藥物療法，符合中醫經絡學原理，亦即中醫三陰、三陽學說。通過對特定穴位的按摩能刺激調理臟腑，疏通經絡，增強新陳代謝，調整人體生理機能，提高免疫系統功能, 達到防病、治病、保健、強身的目的。

　　藍牙(Bluetooth)技術，實際上是一種短距離、低成本的無線傳輸應用技術。從目前的應用來看，由于藍牙體積小、功率低，其應用已不局限于計算機外設，幾乎可以被集成到任何數字設備之中，能夠有效地簡化掌上電腦、筆記本電腦和移動電話手機等移動通信終端設備之間的通信。

“中醫神指”及其藍牙終端總體設計

　　“中醫神指”產品是將中醫音樂療法和按摩療法結合起來，采用先進的微電子技術，通過藍牙無線發送器將音樂療法選定的音樂傳送，藍牙終端是基于PowerWise技術設計便攜裝置，具有高效節能的特色，通過有聲有色的音頻和安置在特定穴位的按摩電機同步作用，以達到疏通經絡，康復身心的目的，“中醫神指”產品有效將文化、健康、科技等時尚元素融合起來。

　　“中醫神指”產品主要由主控軟件Magic finger ，藍牙無線發送器，以及藍牙終端三部分組成，其中主控軟件Magic finger界面如圖1所示,包括藍牙連接、錄制指導、按摩放松、播放指導等按鈕。藍牙連接控制藍牙適配器和神指上的藍牙模塊進行連接和配對，錄制指導用于錄制醫生的指導建議并保存成相應的音頻文件，便于藍牙傳輸。播放指導調用錄制醫生的指導建議對使用者進行相應醫療動作，按摩放松選擇醫生指定的輕松柔和的音樂，給予使用者音樂治療。

　　 圖1 Magic finger界面

　　藍牙無線發送器工作頻段為全球統一開放的2.4GHz工業、科學和醫學(Industrial, Scientific and Medical, ISM)頻段，插在USB插口，如圖2所示。

　　 圖2 藍牙無線發送器

　　“中醫神指”藍牙終端樣機如圖3所示,由控制模塊、藍牙模塊、音頻模塊、指示燈模塊、電機控制模塊組成。控制模塊是負責對其他各個模塊進行配置、控制及背景音樂的播放;藍牙模塊主要完成音頻數據的接收;音頻模塊對聲音音頻放大和進行播放;電機驅動模塊控制電機;指示燈模塊控制指示燈。

　 　 圖3 “中醫神指”藍牙終端樣機

基于PowerWise技術的藍牙終端功能單元

　　能源效率是關系到系統設計成敗的關鍵因素，根據系統架構，在性能、功能、體積和功耗4個重要指標中權衡所有因素作出取舍，確保每一單元的功耗都能發揮出最高的性能。因此，高效能的元器件尤其重要。美國國家半導體PowerWise系列產品目前共有大約300多款集成電路，全部都屬于高能效的芯片，幫助提高系統能源效率，實現低耗電、強散熱、小體積和更長電池壽命等特性。“中醫神指”藍牙終端是基于PowerWise技術設計便攜裝置，利用美國國家半導體的PowerWise系列LM49370，LM4570，LM4675及LP3952等器件，具有高效節能的特色，其結構框圖如圖4所示

　　 圖4 “中醫神指”藍牙終端結構框圖

　　音頻功率放大器采用PowerWise系列產品LM49370，屬于Boomer 音頻功率放大器系列的音頻子系統，其特點是采用擴展頻譜技術，因此電磁干擾極低，而且內置D類揚聲器放大器、雙模式立體聲耳機放大器以及可支持藍牙收發器的專用接口，其內部框圖如圖5所示

　　 圖5 音頻功率放大芯片LM49370內部框圖

　　立體揚聲采用PowerWise系列產品LM4675，一款2.65W 單聲道 D 類音頻功率放大器，其特點是采用擴展頻譜技術，因此電磁干擾極低，無需加設濾波器，其內部框圖如圖6所示

　　 圖6 立體揚聲芯片LM4675內部框圖

　　彩色 LED 驅動器采用PowerWise系列產品LP3952，設有聲光同步功能的 6 通道彩色 LED 驅動芯片，全部LED 驅動最大電流是300mA，其內部框圖如圖7所示

　　圖7 LED 驅動芯片LP3952內部框圖

　　單端輸入的馬達驅動器采用PowerWise系列產品LM4570，2.4mS的啟動時間，高效的驅動能力，其驅動電路如圖8所示。

　　 圖8 馬達驅動芯片LM4570驅動電路

　　對于便攜式產品而言，系統功耗是制造商需要首先關注的問題之一，“中醫神指”藍牙終端是基于PowerWise技術設計，采用的PowerWise系列產品自適應電壓調節(AVS)和閾值電壓調節，將數字邏輯集成電路的工作和泄漏功耗自動降至最低，同時保持最小的系統開銷。藍牙終端根據各自獨立的處理單元實際工作需要調節其供電量，以減低功耗。

結論

　　“中醫神指”設計將中醫音樂療法和按摩療法結合起來，“有聲有色”的提供了疏通經絡、康復身心等保健功能。其藍牙終端由于使用了PowerWise器件，這些PowerWise器件都內置多個獨立操作的處理單元，有時這些單元全部全速工作，但有時其中部分功能會處于空閑或關閉狀態。由于可以獨立管理各單元的電源供應，使系統功耗達到最優