CN103996012B - 用于无线感测系统的核心模块 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于无线感测系统的核心模块，用于接收、处理并输出感测到的环境信息，包括有射频前端电路、电源控制电路、模拟前端检测电路和基频讯号处理器。配合电子标签天线、阻抗改变电路和传感器可制作成系统芯片，与远程的读取机构成无线感测系统，应用于环境信息的无线感测，例如人体之心跳反应等生理信息，以达到精巧、省电及侦错的功效。

Description

用于无线感测系统的核心模块

技术领域

本发明涉及无线感测领域，特别是涉及一种用于无线感测系统的核心模块，用以感测、处理以及输出环境信息。

背景技术

近年来随着健康照护系统发展成熟，生理信号检测无线网络系统的需求也与日俱增，对于人体端检测装置以及健康照护监视处理器的沟通因碍于病患行动方便，通常需使用无线通信的方式来实现两个装置之间的沟通。

在现有的携带式无线通信装置之中，主要采用现有标准无线网络装置，如WiFi、Bluetooth、ZigBee，然所消耗的功率往往相当大，不易符合生理信号无线传输的要求。决定携带装置使用时间长短的关键组件主要为无线射频传输电路的功率消耗，但是传统无线网络装置的射频集成电路；如射频功率放大器，其功率消耗会大幅缩短携带装置的使用时间，因此具低功耗的无线射频系统将有机会被广泛用于携带式无线通信装置，应用于生理信号的无线传输。此外，由于外部网络以及检测装置互相传输指令及数据时，都会有许多预期外的因素导致传输信息错误，而现今的生理信号无线检测系统，并没有严格规范通信协议以及侦错机制，无法确保系统间互相传输的信息是用户本身的生理信息。

再者，现有用于无线感测系统的无线通信装置所具有射频电路、感测电路、数字电路、模拟电路、以及电源管理电路，若以离散组件的方式组成，无线通信装置会显得过大而笨重，不利于携带性；而若以单一芯片的方式组成，电路里的组件种类愈多，其良率将受到影响而使产品变得昂贵。

因此，现有无线通信装置在撷取环境或生理信息的无线感测应用中，具有高功耗、数据传输不稳定以及低良率等缺点。如何解决或降低这些缺点以提供人们更佳的使用体验，实为所属技术领域人士所迫切想要达成的目标。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用于无线感测系统的核心模块，用于解决现有技术中无线通信装置在无线感测领域中高功耗、数据传输不稳定及良率低的缺点。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种用于无线感测系统的核心模块，用于接收、处理并输出感测到的环境信息，包括：射频前端电路，接收并处理射频输入信号以产生距离检测信号和控制指令暨电源启动信号；电源控制电路，接收所述控制指令暨电源启动信号的控制以供应直流稳定电压；模拟前端检测电路，接收所述直流稳定电压而启动接收载有所述环境信息的感测环境信号的功能并且输出数字环境信号；以及基频信号处理器，接收所述直流稳定电压而接收所述距离检测信号与所述控制指令暨电源启动信号以输出解调控制信号给所述射频前端电路并输出电源关闭信号给电源控制电路，以及接收并处理所述数字环境信号以输出载有所述环境信息的阻抗控制信号。

可选地，所述射频前端电路包括：电荷帮浦，将所述射频输入信号转换成直流信号；振幅移位键控解调变电路，接收并处理所述直流信号与所述解调控制信号以输出所述控制指令暨电源启动信号；以及距离数字转换器，侦测所述电荷帮浦的内部电压以产生所述距离检测信号。

可选地，所述振幅移位键控解调变电路产生所述控制指令暨电源启动信号的方式包括振幅移位键控(ASK)、相位移位键控(PSK)、或频率移位键控(FSK)。

可选地，所述直流稳定电压分为用于数字电子组件的数字直流稳压以及用于模拟电子组件的模拟直流稳压；所述电源控制电路包括：启动电路，接收所述控制指令暨电源启动信号与所述电源关闭信号以产生电源禁致能信号；数字稳压电路，接收所述电源禁致能信号以产生或停止所述数字直流稳压；以及模拟稳压电路，接收所述电源禁致能信号以产生或停止所述模拟直流稳压。

可选地，所述的用于无线感测系统的核心模块还包括电池或数字重置电路，所述电池用以提供电源给所述数字稳压电路和所述模拟稳压电路以产生所述直流稳定电压；所述数字重置电路用以产生重置信号以重置所述基频信号处理器内的数字存储元件；其中所述数字稳压电路或所述模拟稳压电路为低压差线性稳压电路或切换式稳压电路。

可选地，所述模拟前端检测电路包括：前级放大器，接收并放大所述感测环境信号而产生放大感测信号；模拟滤波器，接收并滤波处理所述放大感测信号以产生滤波信号；后级放大器，接收并放大所述滤波信号以产生放大滤波信号；以及模拟数字转换器，将所述放大滤波信号转换成数字环境信号。

可选地，所述模拟滤波器包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器或上述滤波器的组合；所述前级放大器或所述后级放大器分别属于开回路放大器或闭回路放大器；所述模拟滤波器属于连续时间式处理电路或离散时间式处理电路；所述模拟数字转换器属于单斜率转换器、双斜率转换器、电荷重新分布转换器、连续渐进式转换器或三角积分调变转换器。

可选地，所述基频信号处理器包括：脉冲产生器，产生脉冲信号；脉波间距编码的译码器，输入所述控制指令暨电源启动信号与所述脉冲信号以产生译码信号；指令译码器，输入所述译码信号以产生指令判别信号；五位循环冗余校验检查电路，输入并侦错所述译码信号以产生校验检查信号；核心有限状态机，输入所述距离检测信号、所述指令判别信号和所述校验检查信号以产生所述解调控制信号、所述电源关闭信号、除数信号、内存选择信号、交握控制信号和内存存取指示信号；回传频率除频器，接收所述除数信号与所述脉冲信号以输出除频脉波；虚拟随机随机数生成器，接收所述交握控制信号以产生交换默认控制信号；多任务器，接收所述内存选择信号以传送记忆读取数据与记忆写入数据；记忆电路，用于接收并储存所述记忆写入数据和输出所述记忆读取数据；写入内存的有限状态机，接收所述数字环境信号和所述内存存取指示信号以输出所述记忆写入数据；读取内存的有限状态机，接收所述除频脉波、所述交换默认控制信号、所述内存存取指示信号和所述记忆读取数据并输出串行读取数据；以及FM0编码器，输入并对所述串行读取数据执行FM0编码以依据所述除频脉波输出所述阻抗控制信号。

可选地，所述记忆电路包括第一内存和第二内存，用于交替写入所述记忆写入数据与读取所述记忆读取数据；所述记忆电路由静态随机存取内存、动态随机存取内存或电子刻录式内存所组成。

可选地，所述基频信号处理器具有射频辨识电子标签第一级第二世代通信协议的架构。

如上所述，本发明的用于无线感测系统的核心模块，具有以下有益效果：

相较于现有技术，本发明因具有五位循环冗余校验检查电路和FM0编码器而有助于降低环境信息的错误率，提升信息传输的性能，让数据传输更加稳定。再者，传统的无线通信芯片必须配置功率放大器，才可以传输无线电波，然本发明毋需功率放大器就可传输无线电波传递环境信息，故可简化电路设计而提升电路制造的良率。另外，藉由电源控制电路的设计，本发明可避免不必要的功耗而达到节能环保，且使用寿命更长。

附图说明

图1显示为本发明的系统芯片架构示意图。

图2显示为本发明具体实施例的射频前端电路架构图。

图3显示为本发明具体实施例的电源控制电路架构图。

图4显示为本发明具体实施例的模拟前端检测电路架构图。

图5显示为本发明具体实施例的基频信号处理器架构图。

图6显示为本发明的具体实施例应用在心跳生理检测的无线感测系统的示意图。

元件标号说明

10 系统芯片

100 核心模块

101 电子标签天线

102 阻抗改变电路

103 射频前端电路

104 基频信号处理器

105 电源控制电路

106 模拟前端检测电路

107 传感器

201 电荷帮浦

202 振幅移位键控解调变电路

203 距离数字转换器

301 启动电路

302 数字稳压电路

303 数字重置电路

304 电池

305 模拟稳压电路

401 前级放大器

402 模拟滤波器

403 后级放大器

404 模拟数字转换器

405 数字处理器

406 记忆电路

501 脉波间距编码的译码器

502 脉冲产生器

503 回传频率除频器

504FM0 编码器

505 指令译码器

506 五位循环冗余校验检查电路

507 虚拟随机随机数生成器

508 读取内存的有限状态机

509 写入内存的有限状态机

510 核心有限状态机

511 多任务器

512 第一内存（内存1）

513 第二内存（内存2）

61 读取机

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

本发明之一实施例乃依据射频辨识(RFID)第一级第二世代通信协议(Class1Gen2)（后文称「通信协议」）提供一种用于无线感测系统的核心模块，用于将感测到的环境信息透过无线传输的方式提供给远程的读取机，并在系统芯片内实现电源管理机制和侦错功能，以使本发明具有精巧、省电及侦错等功效。所述环境信息意指无线感测系统所在位置的信息，例如室内温度信息、大气压力信息、或人体的生理信息，如心跳等，但不局限于此，举凡可透过传感器予以撷取的信息皆包含于本文所述的环境信息。

以用于长时效生理监控系统的无线感测系统为例，本发明所述的无线感测系统可采用主动式RFID架构、被动式RFID架构或半主动式RFID架构。主动式RFID架构内部包含电池，电路功率消耗相当大，使用时间无法很长，不适合长时效生理监控系统；被动式RFID架构内部没有电池，因此读取器需相当大的发射功率，长期使用于生理监控，对身体的伤害很大，因而被动式RFID架构的无线感测系统并不适合长时间的使用；而就半主动式RFID架构而言，读取机毋需发射高功率即可叫醒电路并进行生理信息读取，因此与其它的RFID架构相比较不会伤害人体，此外，若不需要读取生理信息时，电路可处于省电的睡眠状态，进而延长系统使用时间，不需常换电池，或可采用钮扣电池。所以，本发明可采用半主动式RFID架构，可适用于可携式系统或穿戴式系统。

本发明可利用系统芯片的微缩技术，以在符合效能的情况下缩小体积，而达到精巧实用的功效，请参阅图1，本发明的系统芯片架构示意图，为一种用于接收感测到的环境信息，例如生理信息，无线感测系统，无线感测系统可撷取并处理环境信息，还可将环境信息传送给读取机，在图1中，无线感测系统以系统芯片10予以实现，系统芯片10包括核心模块100、电子标签天线101、阻抗改变电路102以及传感器107，电子标签天线101接收来自远程读取机（图未示）载有控制指令的射频输入信号，且传感器107撷取环境信息并输出感测环境信号，核心模块100依据射频输入信号上所载的控制指令输入传感器107所输出的感测环境信号并作处理以产生载有环境信息的阻抗控制信号并提供给阻抗改变电路102，阻抗改变电路102依据阻抗控制信号调整其内部阻抗，电子标签天线101依据阻抗改变电路102的内部阻抗的变化而使反射回读取机的电磁波产生变化，读取机藉由电磁波的变化解调出系统芯片10所要传达的环境信息。阻抗改变电路102可输入例如具有一个位元的阻抗控制信号，藉由阻抗控制信号电压位准的高低变化，来改变阻抗改变电路102的内部阻抗，从而调整电子标签天线101的反射系数，藉此将来自于读取机的电磁波依据反射系数的不同回传代表环境信息的位元信息，读取机藉由所接收的位元信息判读系统芯片10所传送的环境信息，因此，系统芯片10不需要使用功率放大器来发射电磁波，如此可减少整个系统芯片的功率消耗，延长电源的使用时间，经实验证明，本发明的系统芯片可使用五年以上，为目前在无线生理信号检测产品中最久者。

核心模块100包括射频前端电路103、基频信号处理器104、电源控制电路105和模拟前端检测电路106。射频前端电路103负责接收电子标签天线101所传来载有控制指令的射频输入信号，将射频输入信号由交流形式转换为直流形式，然后进行发射距离检测以产生距离检测信号，并且进行数字解调变以产生控制指令暨电源启动信号，其中距离检测信号载有读取机与系统芯片10之间的距离信息，而控制指令暨电源启动信号则载有用于导引系统芯片10运作的控制指令和用于启动系统芯片10的电源启动信息。电源控制电路105接收来自射频前端电路103的控制指令暨电源启动信号以产生直流稳定电压供系统芯片10内部的电子组件使用，直流稳定电压可包括用于数字电子组件的数字直流稳压和用于模拟电子组件的模拟直流稳压。当模拟前端检测电路106得到来自电源控制电路105的直流稳定电压即开始接收来自传感器107载有环境信息的感测环境信号，并处理感测环境信号以产生数字环境信号给基频信号处理器104。

基频信号处理器104得到来自电源控制电路105的直流稳定电压后即开始接收来自射频前端电路103的距离检测信号、判断读取机与系统芯片10之间的距离、以及产生并回授载有距离信息的解调控制信号给射频前端电路103，俾使射频前端电路103准确地解读来自读取机的数据。另外，基频信号处理器104亦接收来自射频前端电路103的控制指令暨电源启动信号、以及依据载于控制指令暨电源启动信号上的控制指令和来自模拟前端检测电路106的数字环境信号并进行编码处理以产生阻抗控制信号用于调整阻抗改变电路102的阻抗，藉由调整阻抗改变电路102的阻抗可改变电子标签天线101对电磁波的反射特性，从而改变由电子标签天线101反射回读取机的反射电磁信号，读取机得藉由反射回来的反射电磁信号的变化以顺利解读出环境信息。再者，读取机可传送代表停止感测要求的控制指令给系统芯片10，基频信号处理器104亦可依据停止感测要求发出电源关闭信号给电源控制电路105以关闭系统芯片10的运作，藉以达到省电的目的。或者，若读取机未传送提取感测要求的控制指令给系统芯片10，基频信号处理器104亦得据以发出电源关闭信号给电源控制电路105以关闭系统芯片10的运作，同样达到省电的目的。

电子标签天线所接收的电磁波信号微弱，无法直接进行信息判读，因此，在解读电磁波信号所载的信息之前，射频前端电路会先对接收进来的电磁波进行处理。请参阅图2，为本发明一具体实施例的射频前端电路架构图，在图2中，射频前端电路103包括电荷帮浦201、振幅移位键控解调变电路202和距离数字转换器203。电荷帮浦201将射频输入信号由交流信号的形式转换成直流信号并提供给振幅移位键控解调变电路202进行解调变，振幅移位键控解调变电路202依据此直流信号和来自基频信号处理器104的解调控制信号产生控制指令暨电源启动信号以供启动电源控制电路105并提供控制指令给基频信号处理器104进行环境信息的处理。距离数字转换器203侦测电荷帮浦201的内部电压以产生距离检测信号给基频信号处理器104供判别无线传输距离以及回馈解调控制信号。振幅移位键控解调变电路202产生控制指令暨电源启动信号的方式可包括振幅移位键控(ASK)、相位移位键控(PSK)、或频率移位键控(FSK)。

为节少能量消耗并延长使用寿命，核心模块100配置有提供电源管理机制的电路。请参阅图3，为本发明具体实施例的电源控制电路架构图，在图3中，电源控制电路105主要包括启动电路301、数字稳压电路302和模拟稳压电路305。来自射频前端电路103的控制指令暨电源启动信号可驱动启动电路301，启动电路301根据控制指令暨电源启动信号所载的控制指令产生电源禁致能信号以决定是否要启动数字稳压电路302和模拟稳压电路305；来自基频信号处理器104的电源关闭信号亦可令启动电路301产生电源禁致能信号以关闭系统芯片10的电源。电源控制电路105复可包含电池304，电池304可提供电源给数字稳压电路302和模拟稳压电路305以产生直流稳定电压，当启动电路301未要求启动数字稳压电路302和模拟稳压电路305时，数字稳压电路302和模拟稳压电路305呈关闭状态以节省电能；当启动电路301要求启动数字稳压电路302和模拟稳压电路305时，数字稳压电路302和模拟稳压电路305可分别处理来自电池304的电源以分别产生数字直流稳压和模拟直流稳压供系统芯片10内的数字组件和模拟组件使用；然而电池304并非必要，熟悉本技术领域的人士已知有许多技术可产生系统芯片10运作所需的电源，例如无线供电联盟(WPC)所制定的无线供电技术(Wireless Power)。启动电路301复可接收来自基频信号处理器104的电源关闭信号以关闭数字稳压电路302和模拟稳压电路305，从而达到主动省电的功效。电源控制电路105复可包括数字重置电路303，数字重置电路303得到数字稳压电路302所供应的直流稳定电压后即产生重置信号以重置基频信号处理器104内的数字存储元件，例如缓存器或闩锁器，但不局限于此，俾使基频信号处理器顺利运作；然而，若基频信号处理器104内的数字存储元件采供电即重置的方式设计，则可不需要有重置信号，亦即电源控制电路105的数字重置电路303非属本发明的必要组件。

应说明的是，数字稳压与模拟稳压可为相同的直流稳定电压，因此，数字稳压电路302和模拟稳压电路305可为同一个电路以缩小系统芯片10的面积。数字稳压电路或模拟稳压电路的设计可为低压差线性稳压电路或切换式稳压电路，但不局限于此。

传感器107输出的感测信号可掺有噪声并且微弱而必需先经过处理才能撷取出环境信息。请参阅图4，为本发明具体实施例的模拟前端检测电路架构图，在图4中，模拟前端检测电路106包括前级放大器401、模拟滤波器402、后级放大器403和模拟数字转换器404。模拟前端检测电路106得到来自电源控制电路105的直流稳定电压后即开始运作，由于来自传感器107的感测环境信号可为微弱信号，此感测环境信号经由前级放大器401进行第一次信号放大后，以产生放大感测信号供后续电路进行环境信息的处理。不同的环境信息在频谱上所占的信号频带各有不同，因此，藉由模拟滤波器402对放大感测信号进行滤波处理以滤除不需要的噪声并撷取环境信息所占频带的滤波信号。滤波信号再经由后级放大器403进行第二次信号放大以产生符合后续模拟数字转换器404所需的动态范围，并由模拟数字转换器404转换成数字环境信号以供基频信号处理器104进行数字化处理。

模拟滤波器402的设计可包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器或上述滤波器的组合，例如串接组合，但不局限于此。前级放大器401或后级放大器403的设计可包括开回路放大器或闭回路放大器，但不局限于此。模拟滤波器402的设计可为连续时间式处理电路或离散时间式处理电路，但不局限于此。模拟数字转换器404的设计可为单斜率转换器、双斜率转换器、电荷重新分布转换器、连续渐进式转换器或三角积分调变转换器，但不局限于此。

无线通信会因信道噪声的干扰而失真，信道编码可有效提升信号传输的准确率，信道编码举例如循环冗余校验(CRC)编码及FM0编码。请参阅图5，为本发明具体实施例的基频信号处理器架构图，在图5中，基频信号处理器104具有数字处理器405和记忆电路406，分别用于处理和储存数字信号。

数字处理器405包括脉冲产生器502、脉波间距编码的译码器501、指令译码器505、五位循环冗余校验检查电路506、核心有限状态机510、回传频率除频器503、虚拟随机随机数生成器507、多任务器511、写入内存的有限状态机509、读取内存的有限状态机508以及FM0编码器504。基频信号处理器405得到电源控制电路105供应的直流稳定电压后即开始运作。本发明所述的系统芯片10可令包含有数字重置电路303的电源控制电路105在供应直流稳定电压的同时提供重置信号给基频信号处理器104并重置数字处理器405内的数字存储元件；然而，若基频信号处理器405内的数字记忆元采供电即重置的方式设计，则可不需要有重置信号。

脉冲产生器502产生脉冲信号以提供触发数字存储元件所需频率的来源。脉波间距编码的译码器501接收脉冲信号与来自射频前端电路103控制指令暨电源启动信号以产生具有控制指令的译码信号。指令译码器505输入译码信号、解读译码信号所载有的控制指令并且产生指令判别信号，并将结果传送给核心有限状态机510。五位循环冗余校验检查电路506供输入译码信号，以执行五位循环冗余校验算法，进而检查或侦错译码信号是否符合通信协议的要求，五位循环冗余校验检查电路506还可产生载有检查或侦错结果的校验检查信号，并将校验检查信号传送给核心有限状态机510。

本具体实施例虽然是以五位循环冗余校验检查电路506执行五位循环冗余校验算法，但若所应用的通信协议有所更新或改变，亦可将五位循环冗余校验检查电路506改为其它信道编译码电路以符合相应的通信协议。

核心有限状态机510供输入指令判别信号、校验检查信号和来自射频前端电路103的距离检测信号以产生解调控制信号、电源关闭信号、除数信号、内存选择信号、交握控制信号和内存存取指示信号；解调控制信号传送至射频前端电路103，俾使射频前端电路103准确地解读来自读取机送来的控制指令；电源关闭信号在控制指令要求关闭无线感测系统10或无控制指令要求传送感测到的环境信息时予以传送到电源控制电路105藉以关闭电源供应，从而达到省电的效果；除数信号送至回传频率除频器503以供调整脉冲信号的周期；内存选择信号送至多任务器511以供控制记忆电路406的写入与读取动作；交握控制信号传送至并用于控制虚拟随机随机数生成器507；内存存取指示信号传送至读取内存的有限状态机508和写入内存的有限状态机509以分别控制读取与写入经由多任务器511读取自与写入至记忆电路406的数据流。

回传频率除频器503依据除数信号以调整脉冲信号的周期而输出符合通信协议所规范的回传信号所需的除频脉波。虚拟随机随机数生成器507依据交握控制信号产生16位元的随机数数据作为系统芯片10与读取机建立联机时所需的交换默认控制信号(handshaking signal)；多任务器511接收内存选择信号以控制记忆电路406的数据存取方向，藉以自记忆电路406接收记忆读取数据并且传送记忆写入数据至记忆电路406。

记忆电路406具有两可供数据存取的数据存取端口，数据输入与数据输出可同时运作，在本具体实施例中，记忆电路406由第一内存512（内存1）与第二内存513（内存2）所组成，第一内存512与第二内存513各具有一数据存取端口，多任务器511依据内存选择信号透过数据存取端口令第一内存512与第二内存513轮流执行数据输入与数据输出的动作，例如，若核心有限状态机令多任务器511要求第一内存512进行数据输入而第二内存513进行数据输出，一旦第一内存512已写满数据，核心有限状态机即改令多任务器511要求第一内存512进行数据输出而第二内存513进行数据输入，之后，一旦第二内存513已写满数据，核心有限状态机再改令多任务器511要求第一内存512进行数据输入而第二内存513进行数据输出，如此循环调整多任务器511对第一内存512与第二内存513的数据存取运作。

写入内存的有限状态机509依据来自核心有限状态机510的内存存取指示信号自模拟前端检测电路输入数字环境信号并与写入内存的有限状态机509内部依序产生的记忆地址数据一起送至多任务器511用以将数字环境信号写入对应的记忆地址；读取内存的有限状态机508以回传频率除频器503输出除频脉波所提供的频率（或周期）依据来自核心有限状态机510的内存存取指示信号自多任务器511接收储存在记忆电路406内的数字环境信号、配合虚拟随机随机数生成器507所提供的交换默认控制信号将数字环境信号转换成串行读取数据、以及将串行读取数据输出至FM0编码器504；FM0编码器504藉由回传频率除频器503所提供的频率对串行读取数据进行通信协议所要求的FM0编码以产生阻抗控制信号，并且将阻抗控制信号送至阻抗改变电路102以改变阻抗改变电路102的内部阻抗藉以透过电子标签天线101将环境信息回传给读取机。

记忆电路406可包括一能够同时读取并写入的双端口内存而不需用到两个分别进行读取与写入的内存。记忆电路406里的内存可为静态随机存取内存、动态随机存取内存、电子刻录式内存或任何挥发性、非挥发性或其它内存，如闪存(Flash)、磁阻随机存取内存(MRAM)、铁电随机存取内存(FRAM)或相变随机存取内存(PRAM)等，但不局限于此。

如图5所示，读取内存的有限状态机508传送给FM0编码器504的信号虽然为串行形式，但系统芯片10内的各功能区块相互间的信号亦得以并列方式传输，亦即，本发明的信号传输不应被限制为串行或并列中的任一种传输形式。

本发明可应用在人体的心跳检测，请参阅图6，为根据本发明的具体实施例应用在心跳生理检测的无线感测系统的示意图，如图6所示，无线感测系统可由上述的系统芯片10与读取机61所构成，可将系统芯片10做成射频辨识电子标签的形式黏贴在患者的心脏跳动部位，看护人员操作读取机61发出载有控制指令的电磁波要求系统芯片10读取并传送载有心跳内容的生理信息，系统芯片10收到控制指令后，感测并处理生理信息以及依据生理信息反射读取机61所传送的电磁波，此时，反射回读取机61的电磁波上载有生理信息，读取机61接收到反射回来的电磁波后，根据此载有生理信息的电磁波判读系统芯片10回传的生理信息并进行显示，而完成无线感测系统的运作，读取机61可为手表、智能型手机、个人行动助理、计算机、机顶盒等，但不局限于此。

本文已详尽说明本发明所设计的系统芯片可具有精巧、省电及侦错等优点，系统芯片的核心模块应用射频辨识(RFID)第一级第二世代通信协议予以设计，但应说明的是，任何熟习此项技术的人士还可利用其它通信协议与电路架构实现本发明，举例而言，还可利用近场通信(NFC,Near Field Communication)或远场通信(FFC,Far FieldCommunication)等通信技术实现本发明。是以，对本发明的通信协议与电路架构进行简易的修改均应包含在本发明的保护范畴内。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种用于无线感测系统的核心模块，用于接收、处理并输出感测到的环境信息，其特征在于，包括：

射频前端电路，接收并处理射频输入信号以产生距离检测信号和控制指令暨电源启动信号；

电源控制电路，接收所述控制指令暨电源启动信号的控制以供应直流稳定电压；

模拟前端检测电路，接收所述直流稳定电压而启动接收载有所述环境信息的感测环境信号的功能并且输出数字环境信号；以及

基频信号处理器，接收所述直流稳定电压而接收所述距离检测信号与所述控制指令暨电源启动信号以输出解调控制信号给所述射频前端电路并输出电源关闭信号给电源控制电路，以及接收并处理所述数字环境信号以输出载有所述环境信息的阻抗控制信号；

其中，所述射频前端电路包括：

电荷帮浦，将所述射频输入信号转换成直流信号；

振幅移位键控解调变电路，接收并处理所述直流信号与所述解调控制信号以输出所述控制指令暨电源启动信号；以及

距离数字转换器，侦测所述电荷帮浦的内部电压以产生所述距离检测信号。

2.根据权利要求1所述的用于无线感测系统的核心模块，其特征在于，所述振幅移位键控解调变电路产生所述控制指令暨电源启动信号的方式包括振幅移位键控、相位移位键控、或频率移位键控。

3.根据权利要求2所述的用于无线感测系统的核心模块，其特征在于，所述直流稳定电压分为用于数字电子组件的数字直流稳压以及用于模拟电子组件的模拟直流稳压；所述电源控制电路包括：

启动电路，接收所述控制指令暨电源启动信号与所述电源关闭信号以产生电源禁致能信号；

数字稳压电路，接收所述电源禁致能信号以产生或停止所述数字直流稳压；以及

模拟稳压电路，接收所述电源禁致能信号以产生或停止所述模拟直流稳压。

4.根据权利要求3所述的用于无线感测系统的核心模块，其特征在于，还包括电池或数字重置电路，所述电池用以提供电源给所述数字稳压电路和所述模拟稳压电路以产生所述直流稳定电压；所述数字重置电路用以产生重置信号以重置所述基频信号处理器内的数字存储元件；其中所述数字稳压电路或所述模拟稳压电路为低压差线性稳压电路或切换式稳压电路。

5.根据权利要求1所述的用于无线感测系统的核心模块，其特征在于，所述模拟前端检测电路包括：

前级放大器，接收并放大所述感测环境信号而产生放大感测信号；

模拟滤波器，接收并滤波处理所述放大感测信号以产生滤波信号；

后级放大器，接收并放大所述滤波信号以产生放大滤波信号；以及

模拟数字转换器，将所述放大滤波信号转换成数字环境信号。

6.根据权利要求5所述的用于无线感测系统的核心模块，其特征在于，所述模拟滤波器包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器或上述滤波器的组合；所述前级放大器或所述后级放大器分别属于开回路放大器或闭回路放大器；所述模拟滤波器属于连续时间式处理电路或离散时间式处理电路；所述模拟数字转换器属于单斜率转换器、双斜率转换器、电荷重新分布转换器、连续渐进式转换器或三角积分调变转换器。

7.根据权利要求1所述的用于无线感测系统的核心模块，其特征在于，所述基频信号处理器包括：

脉冲产生器，产生脉冲信号；

脉波间距编码的译码器，输入所述控制指令暨电源启动信号与所述脉冲信号以产生译码信号；

指令译码器，输入所述译码信号以产生指令判别信号；

五位循环冗余校验检查电路，输入并侦错所述译码信号以产生校验检查信号；

核心有限状态机，输入所述距离检测信号、所述指令判别信号和所述校验检查信号以产生所述解调控制信号、所述电源关闭信号、除数信号、内存选择信号、交握控制信号和内存存取指示信号；

回传频率除频器，接收所述除数信号与所述脉冲信号以输出除频脉波；

虚拟随机随机数生成器，接收所述交握控制信号以产生交换默认控制信号；

多任务器，接收所述内存选择信号以传送记忆读取数据与记忆写入数据；

记忆电路，用于接收并储存所述记忆写入数据和输出所述记忆读取数据；

写入内存的有限状态机，接收所述数字环境信号和所述内存存取指示信号以输出所述记忆写入数据；

读取内存的有限状态机，接收所述除频脉波、所述交换默认控制信号、所述内存存取指示信号和所述记忆读取数据并输出串行读取数据；以及

FM0编码器，输入并对所述串行读取数据执行FM0编码以依据所述除频脉波输出所述阻抗控制信号。

8.根据权利要求7所述的用于无线感测系统的核心模块，其特征在于，所述记忆电路包括第一内存和第二内存，用于交替写入所述记忆写入数据与读取所述记忆读取数据；所述记忆电路由静态随机存取内存、动态随机存取内存或电子刻录式内存所组成。

9.根据权利要求1所述的用于无线感测系统的核心模块，其特征在于，所述基频信号处理器具有射频辨识电子标签第一级第二世代通信协议的架构。