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　　第2部分：RTC(实时时钟)和EEPROM(电可擦可编程只读存储器)

　　我们可以使用SoC的内部RTC模块在内部EEPROM中存储当前日期和时间。这样即使设备断电也可以存储日期和时间。系统还可以存储储存器/储存盒需要进行重新灌注时的日期和时间(因为系统知道胰岛素泵入人体的速度，所以可以确定此信息)，以及储存器的容量。系统还可以驱动报警器(即由内置DAC驱动的喇叭)，用以指示储存器何时耗尽。

　　如上所述，系统需要了解何时将电机切换至适于单次剂量模式的速度，以及何时将电机切换至适于基准剂量模式的速度。为此，可将PSoC 3和5中的计数器模块与极低频率的时钟源(大约1 Hz)一起使用。1 Hz时钟来自用于驱动RTC 的32.768晶体。

　　第3部分：避免路径堵塞

　　作为安全预防措施，应监控胰岛素是否正常注入体内或者是否出现路径堵塞的情况，这一点非常重要。例如，如果插入针头的位置出现血块或组织发育，并阻止了胰岛素流入，则储存盒内的压力会增加。我们可以用压力传感器(硅压力传感器位于注释[5]中)围绕套管，并将输出结果反馈至处理器。与应变仪传感器类似，压力传感器可以将压力转换为相应的电阻变化。为了检测电阻变化，传感器可以放置在惠斯登电桥上，用以生成差分电压，并将该电压送到SoC进一步处理。

　　同样，进入人体的胰岛素必须保持在适当的温度范围内以免变质。可利用与SoC连接的传感器(如热敏电阻)监视储存器或套管中胰岛素的温度得以实现。

　　最后，分别来自压力传感器和温度传感器的两个模拟输入被送入SoC，并通过集成式ADC监视其当前状态。例如，PSoC 3和5具有高精度的模拟前端执行此操作，具有最高20位的分辨率，并可通过相同ADC进行多路信号复用。产生的信号值可以与存储的阈值相比较，以检测是否存在堵塞(当压力传感器读数超出阈值时)或者胰岛素是否变质(当热敏电阻读数超出阈值)。当出现堵塞时，SoC会发出警报或闪烁LED灯。当电池电量耗尽时，该警报也会出现。

　　第4部分：便携式设备的电源管理

　　便携式医疗设备所使用的碱性电池(不可充电)的电压一般为1.5V。SoC的内部升压调节器可以将电压提升至运行SoC所需的水平，这里PSoC 3/5所需的电压为1.8 V。该升压调节器甚至可以将电压从0.5 V提升至1.8 V。如果使用可充电电池，则推荐使用锂电池。

　　因为对于这种手持便携式设备，能耗在高效运行中起着重要作用，这就意味着电池不能经常充电或更换。因此，SoC需要支持多种低功率模式，包括设备在不使用时进入睡眠/休眠状态，以避免耗费电池电量。

　　PSoC 3和5提供被称为交替活动模式的附加低功率模式，即当CPU关闭时某些数字和模拟模块仍然运行。这种结构下，胰岛素泵在大多数运行时间里都不需要CPU工作。这意味着只有在切换单次剂量和基准剂量模式时才需要CPU运行(中断操作)。

　　第5部分：显示屏和输入/输出接口

　　如果单次剂量和基准剂量的持续时间需要更改，或者固定时间段内的浓度需要更改，则无需重新设置整个系统。用户只需按按钮即可调节系统。赛普拉斯提供的这种触摸感应解决方案是PSoC内置的一种功能，其可以取代目前还在使用的传统机械按钮。由于可以直接控制高质量图形或分段LCD图像，因此显示器不仅可用于显示当前状态和下次灌输时间等信息，还可以在LCD显示屏顶部出现一个电阻式触摸屏，以便作为用户界面使用。

　　第6部分：USB功能：

　　胰岛素泵可利用USB等通讯端口与电脑对话，以便记录胰岛素注射时间和剂量持续时间等重要信息。还可以通过USB端口用电脑为设备的电池充电。

　　其他方面：

　　从以上内容可以看出：

　　1. 每种堵塞感应方法(压力传感器、温度传感器等)都需要高精度的模拟前端 (AFE)。传统的MCU需要多个分立部件才能进行必要的输入测量，这会增加系统尺寸和成本，相比之下，SoC具有集成式模拟前端，支持将多种不同的传感器与CPU相连。

　　2. 胰岛素泵是由电池供电的设备，因此有效功耗和睡眠电流是要重点考虑方面。另外，传统MCU的运行电压较高，而电池的输入电压比运行MCU所需的电压低，因此需要提高电压。SoC架构的高集成性正好解决了这些问题。

　　3. 胰岛素泵通过显示器显示当前状态。处理器模块支持LCD直接驱动或LCD控制，简化了系统设计。

　　4. 胰岛素泵需要使用存储器来存储剂量历史以及一些用于后期对比的阈值。因此，需要具备EEPROM或者其他永久性存储技术，而且最好与处理器或SoC整合。

　　5. 串行通讯接口(例如USB)支持定期将数据录入电脑中。

　　6. 触摸屏用户界面提供了更加直观、简单的界面。另外，取消了容易老化的机械按钮。

　　7. 需要适当的电路来控制电机，通过电机推进活塞并将胰岛素注入人体。

　　8. 某些胰岛素泵还需要了解当前体内的血糖状态以调节流速。传统的MCU不适用于这种闭环系统，因为其需要其他外部模拟IC才能实施。相比之下，SoC中的元件能够以低成本的方式创造闭环系统。

　　参考资料：

　　[1]《电子设备在医疗应用中的重要性》第一章： http://www.eetimes.com/design/medical-design/4407326/Electronics-in-medical-apps-Part-I--Fertility-monitor-design-?Ecosystem=medical-design.
　　[2] FDA针对医疗设备设计方面的规定： http://www.fda.gov/MedicalDevices/DeviceRegulationandGuidance/Standards/default.htm.
　　[3]《应用PSoC的血糖监视器》： http://www.cypress.com/?rID=43661&source=header
　　[4]《使用SoC设计电机控制系统》：http://www.embedded.com/design/mcus-processors-and-socs/4405205/1/Trade-offs-between-programmable-SoCs-vs--dedicated-MCUs-in-motor-control.
　　[5] 硅压力传感器：http://www.mouser.com/catalog/645/usd/2049.pdf

关键词： 胰岛素泵 SoC PSoC