CN108236457A - 生物体信息测量装置、穿戴设备以及传感器信息处理装置 - Google Patents

生物体信息测量装置、穿戴设备以及传感器信息处理装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种能够通过有效的结构而降低电力消耗的生物体信息测量装置、穿戴设备以及传感器信息处理装置等。该生物体信息测量装置(100)包括:第一处理器(110),其包括取得来自生物体传感器(131)的生物体信号的第一接口(1111)和取得卫星信号的第二接口(1112);第二处理器(120),其对显示部(140)以及通信部(150)中的至少一方进行控制,并与第一处理器(110)电连接。

Description

生物体信息测量装置、穿戴设备以及传感器信息处理装置
技术领域
本发明涉及一种生物体信息测量装置、穿戴设备以及传感器信息处理装置等。
背景技术
一直以来,具备GPS(Global Positioning System:全球定位系统)以及生物体传感器的生物体信息测量装置被广为人知。这样的生物体信息测量装置例如作为佩戴于使用者身上的穿戴设备而实现。
例如在专利文献1中,公开了一种具备基于来自GPS卫星的信号而对位置进行定位的单元以及对生物体信息进行检测的单元的耳戴型的电子设备(耳机型装置)。
在生命记录计测等需要长时间计测的用途中,尽可能地延长通过一次充电而能够测量的期间较为重要。在生物体信息测量装置为穿戴设备的情况下,为了减轻因佩戴而给使用者带来的负担,设备的小型化、轻量化较为重要,因此多数情况下会对蓄电池容量有所限制。因此,在生物体信息测量装置中,降低电力消耗并通过有限的电力而有效工作非常重要。
但是,在现有的生物体信息测量装置中,多数的方式是通过对设备整体进行控制的CPU来对测量数据进行处理。对设备整体进行控制的CPU的电力消耗较大,从而在低电力消耗化的这一点上成为问题。在专利文献1中,也没有公开用于降低电力消耗的处理器或接口的结构。
专利文献1:日本特开2005-195425号公报
发明内容
根据本发明的几个方式,能够提供一种能够通过有效的结构来降低电力消耗的生物体信息测量装置、穿戴设备以及传感器信息处理装置等。
本发明的一个方式涉及一种生物体信息测量装置,该生物体信息测量装置包括:第一处理器,其包括取得来自第一生物体传感器的生物体信号的第一接口和取得卫星信号的第二接口;第二处理器,其对显示部以及通信部中的至少一方进行控制,并与所述第一处理器电连接。
在本发明的一个方式中,能够在第一处理器中取得生物体信号以及卫星信号。因此,由于能够通过与实施生物体信息测量装置的各部的控制的处理器(狭义上为主机CPU)不同的处理器来处理生物体信号或卫星信号,因此能够实现电力消耗的降低等。
此外,在本发明的又一个方式中,也可以采用如下方式,即,所述第一处理器包括处理部,所述处理部与所述第一接口以及所述第二接口连接并实施基于所述生物体信号以及所述卫星信号的处理。
若如此设置,则能够通过第一处理器来实施针对生物体信号以及卫星信号的处理。
此外,在本发明的又一个方式中,也可以采用如下方式,即,所述第一处理器能够在多个动作模式中的任意一个动作模式下进行动作,所述处理部实施基于所述生物体信号而对所述动作模式进行切换的处理。
若如此设置,则能够使第一处理器在与生物体信号相应的适当的动作模式下进行动作。
此外,在本发明的又一个方式中,也可以采用如下方式,即,所述第一处理器包括第三接口,所述第三接口取得来自身体活动传感器的身体活动信号,所述处理部实施基于所述生物体信号以及所述身体活动信号中的至少一方而对所述动作模式进行切换的处理。
若如此设置,则能够使第一处理器在与生物体信号以及身体活动信号中的至少一方相应的适当的动作模式下进行动作。
此外,在本发明的又一个方式中,也可以采用如下方式,即,所述第一处理器包括非易失性存储器,所述非易失性存储器对与多个所述动作模式中的各个动作模式相对应的多个动作程序进行存储。
若如此设置,则能够使用非易失性存储器而灵活地对动作模式(动作程序)进行切换等。
此外,在本发明的又一个方式中,也可以采用如下方式,即,所述处理部、所述第一接口以及所述第二接口被形成在单片的半导体芯片上,所述非易失性存储器被堆叠于所述半导体芯片上。
若如此设置,则能够使包含半导体存储器的第一处理器封装件化等。
此外,在本发明的又一个方式中,也可以采用如下方式,即,多个所述动作模式包括时钟显示模式、活动计量模式、锻炼模式中的至少两个模式。
若如此设置,侧能够实现在预定的动作模式下进行动作的生物体信息测量装置。
此外,在本发明的又一个方式中,也可以采用如下方式,即,所述第一处理器包括第四接口,所述第四接口取得来自环境传感器的环境信号。
若如此设置,则能够取得表示周边环境的状态的环境信号并进行处理。
此外,在本发明的又一个方式中,也可以采用如下方式,即,所述第一处理器还包括时钟信号供给部,所述时钟信号供给部被输入有多个时钟信号,并对多个所述时钟信号中的被选择的时钟信号进行供给,所述时钟信号供给部基于所述生物体信号而选择进行供给的所述时钟信号。
若如此设置,则能够实现以下的情况,即,通过根据情况而对时钟信号进行变更从而降低电力消耗的情况以及在时钟信号的选择中使用生物体信号的情况等。
此外,在本发明的又一个方式中,也可以采用如下方式,即,所述时钟信号供给部实施在启动时进行供给的所述时钟信号的选择以及在启动后的动作时进行供给的所述时钟信号的选择。
若如此设置,则能够实施启动时的时钟信号控制以及之后的动作时的时钟信号控制。
此外,在本发明的又一个方式中,也可以采用如下方式,即,还包括外部振荡器,所述外部振荡器被设置在所述第一处理器的外部,所述第一处理器包括内部振荡器,所述时钟信号包括来自所述外部振荡器的信号和来自所述内部振荡器的信号。
若如此设置,则能够实现基于来自不同振荡器的信号而供给适当的时钟信号的情况等。
此外,在本发明的又一个方式中,也可以采用如下方式,即,所述第一处理器包括时钟频率控制部,所述时钟频率控制部基于所述生物体信号、所述卫星信号以及来自环境传感器的环境信号中的至少一个而使向所述处理部供给的时钟信号的时钟频率改变。
若如此设置,则能够通过使用生物体信号、卫星信号、环境信号等来实施时钟频率的控制,从而实现根据情况而使时钟频率适当改变进而降低电力消耗的情况等。
此外,在本发明的又一个方式中,也可以采用如下方式,即,所述第一处理器包括内部振荡器,所述内部振荡器生成所述时钟信号,所述时钟频率控制部通过对所述内部振荡器的振荡频率进行控制而使所述时钟频率改变。
若如此设置,则能够通过内部振荡器的控制而实现时钟信号的频率的改变。
此外,在本发明的又一个方式中,也可以采用如下方式,即,所述内部振荡器包括切换时刻控制部,在使所述时钟频率改变时,所述切换时刻控制部实施用于对所述时钟信号的毛刺产生进行抑制的切换时刻控制。
若如此设置,则能够通过简单的控制来实现频率的切换,或降低伴随着频率切换而产生的电力消耗。
此外,本发明的其他的方式涉及一种穿戴设备,其包括上述任意一项所述的生物体信息测量装置。
此外,本发明的其他的方式涉及一种传感器信息处理装置,包括:处理部;接口,其取得来自生物体传感器的生物体信号;非易失性存储器,其对与多个动作模式相对应的多个动作程序进行存储;存储部,所述动作程序为,基于来自所述生物体传感器的传感器信息而进行动作的程序,从多个所述动作程序中被选择的动作程序被加载到所述存储部中,所述处理部根据被加载到所述存储部中的所述动作程序而进行动作。
在本发明的其他的方式中,通过将多个动作程序存储到非易失性存储器中,再将其中的被选择的动作程序加载到存储部中而使处理部进行动作。若如此设置,则能够实现如下的情况,即,实现能够根据情况而以适当的动作程序进行动作并且能够对生物体信号进行处理的、通用性较高的传感器信息处理装置的情况等。
此外,在本发明的其他的方式中,也可以采用如下方式,即,所述处理部通过被加载到所述存储部中的所述动作程序而实施使向所述处理部供给的时钟信号的时钟频率改变的处理。
若如此设置,能够以与动作程序相应的适当的时钟频率而使处理部进行动作。
附图说明
图1为生物体信息测量装置的结构例。
图2为生物体信息测量装置的封装件的结构例。
图3为第一处理器和生物体传感器的连接例。
图4为第一处理器和生物体传感器的连接例。
图5为穿戴设备的外观图。
图6为穿戴设备的外观图。
图7为动作模式和处理内容的说明图。
图8为软件结构的说明图。
图9为软件结构的说明图。
图10为时钟信号供给部的结构例。
图11为对本实施方式的处理进行说明的流程图。
图12为对应用结束处理进行说明的流程图。
图13为对应用启动处理进行说明的流程图。
图14为非易失性存储器中的动作程序保存格式的说明图。
图15为内部振荡器的结构例。
图16为内部振荡器的其他的结构例。
图17为对由于频率的切换而产生毛刺的情况进行说明的波形图。
图18为对本实施方式的手段进行说明的波形图。
具体实施方式
以下,对本实施方式进行说明。而且,以下所说明的本实施方式并不是对权利要求范围中记载的本发明的内容进行不当限定的方式。此外,在本实施方式中所说明的结构不一定全部是本发明的必要结构要素。
1.系统结构例
图1为本实施方式的生物体信息测量装置100(性能监控装置)的结构例。生物体信息测量装置100包括,第一处理器110、第二处理器120、生物体传感器131、身体活动传感器132、环境传感器133、显示部140(显示器)、通信部150(通信接口、天线)以及外部振荡器160(TCXO)。但是,生物体信息测量装置100以及生物体信息测量装置100的各个部分并不限定于图1的构成,能够进行省略这些装置中的一部分的构成要素或追加其他的构成要素等的各种变形实施。
如图1所示,第一处理器110包括第一至第四接口1111~1114、处理部112(处理器)、存储部113(存储器)、非易失性存储器114、时钟信号供给部(时钟信号供给电路、时钟信号选择电路)115、时钟频率控制部1155(时钟频率控制电路、控制信号生成电路)以及内部振荡器116。此外,存储部113包括RAM(Random Access Memory:随机存取存储器)1131、ROM(Read Only Memory:只读存储器)1132。
第一接口1111取得来自生物体传感器131的生物体信号。第二接口1112取得卫星信号。第三接口1113取得来自身体活动传感器132的身体活动信号。第四接口1114取得来自环境传感器133的环境信号。
第一接口1111、第三接口1113以及第四接口1114为,与在生物体信息测量装置100中作为处理对象的各种传感器的接口,并且能够通过例如I2C或SPI(Serial PeripheralInterface:串行外设接口)等的串行接口(串行总线)来实现。但是,各个接口也能够应用与I2C或SPI不同的各种接口。
此外,第一接口1111、第三接口1113以及第四接口1114也能够不设置为各自不同的结构,而是实现共通化。例如,可以设置为如下结构,即,设置具有多个通信频道的I2C,并且使各个通信频道能够作为第一接口1111、第三接口1113以及第四接口1114中的任意一个而进行动作。
卫星信号可以是来自定位卫星的信号,即GNSS(Global Navigation SatelliteSystem:全球导航卫星系统)信号。该情况下,第二接口1112包括GNSS用的天线或对该天线所接收的信号进行处理的电路的一部分(狭义上为RF电路)以及用于在基板内与卫星信号进行通信的接口。而且,GNSS可以为GPS(Global Positioning System:全球定位系统),可以为Galileo,可以为GLONASS(Global Navigation Satellite System:全球导航卫星系统),也可以为其他的系统。此外,也可以为使这些系统发展的系统或进行支援系统,例如可以为准天顶卫星等。
处理部112与第一接口1111以及第二接口1112连接,并实施基于生物体信号以及卫星信号的处理。处理部112为第一处理器110的核心,例如能够通过CPU(CentralProcessing Unit:中央处理器)、DSP(Digital Signal Processor:数字信号处理器)、GPU(Graphics Processing Unit:图形处理单元)等来实现。处理部112也可以包括由ASIC(application specific integrated circuit:专用集成电路)而实现的硬件电路。此外,处理部112也可以包括对模拟信号进行处理的放大电路或滤波电路等。
由于存储部113成为处理部112等的工作区域,因此其功能能够通过RAM等存储器或HDD(Hard Disk Drive:硬盘驱动器)等来实现。如图1所示,存储部113可以包括RAM1131和ROM1132。此外,存储部113(RAM1131)可以对来自生物体传感器131等传感器的传感器信号或者作为通过处理部112而对该传感器信号实施了某个处理的结果而取得的信息进行存储。
非易失性存储器114为对多个动作程序进行存储的存储器,并且能够通过EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory:电可擦除可编程只读存储器)或闪存存储器之类的半导体存储器、或者HDD等来实现。在下文中,对非易失性存储器114为闪存存储器的示例进行说明。
时钟信号供给部115被输入有多个时钟信号,并且对多个时钟信号中的被选择的时钟信号进行供给。具体而言,时钟信号供给部115向第一处理器110的各个部分供给基于设置在第一处理器110的外部的外部振荡器160以及设置在第一处理器110的内部的内部振荡器116中的至少一方的时钟信号。
此处的外部振荡器160可以为例如在RF电路中的GNSS信号的处理(频率变换)中使用的振荡器,具体而言,使用精度较高的TCXO(temperature compensated crystaloscillator:温度补偿晶体振荡器)。此外,内部振荡器116例如为环形振荡器。但是,使用其他的形式的振荡器(发振电路)作为外部振荡器160、内部振荡器116也是无妨的。
时钟频率控制部1155基于生物体信号、卫星信号以及环境信号中的至少一个而实施使向处理部112供给的时钟信号的时钟频率改变的控制。时钟频率控制部1155在狭义上实施对内部振荡器116的振荡频率进行变更的控制。
此外,生物体信息测量装置100(第一处理器110)可以包括未图示的基带电路。基带电路为实施针对由第二接口1112取得的卫星信号的处理的电路。基带电路例如对卫星信号实施滤波器处理、时钟变换处理、多普勒去除处理等,并将处理结果写入到存储部113中。虽然假设通过硬件来实现基带电路,但是通过软件来实现基带电路也是无妨的。此外,根据GNSS的方式而省略基带电路也是无妨的。
第二处理器120与第一处理器110电连接,从而取得由第一处理器110产生的传感器信号(生物体信号、身体活动信号、环境信号)的处理结果。第二处理器120能够通过CPU或DSP、ASIC等的各种处理器来实现。
而且,在第一处理器110和第二处理器120之间,也可以设置未图示的接口。该接口能够通过I2C或SPI、UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter:通用异步收发器)等来实现。
第二处理器120对生物体信息测量装置100的显示部140及通信部150中的至少一方进行控制。显示部140为用于显示各种显示画面的部件,例如能够通过液晶显示器或有机EL显示器等来实现。通信部150经由网络而实施与和生物体信息测量装置100不同的外部设备的通信。在此的网络能够通过WAN(Wide Area Network:广域网)、LAN(Local AreaNetwork:局域网)、Bluetooth(注册商标)、NFC(Near field radio communication:近场无线电通信)等来实现,且不管为有线还是无线。
生物体传感器131能够通过脉搏传感器、动脉血氧饱和度传感器、温度(体温)传感器等来实现。身体活动传感器132能够通过加速度传感器、陀螺仪传感器、气压传感器、地磁传感器等来实现。环境传感器133能够通过温度(环境温度)传感器、光度传感器、湿度传感器、紫外线传感器等来实现。
生物体传感器131、身体活动传感器132及环境传感器133可以为上述的传感器中的任意一个,也可以为多个传感器的组合。此外,在生物体信息测量装置100中,也可以省略身体活动传感器132或环境传感器133。
在本实施方式的技术中,能够通过第一处理器110而实施来自传感器组(生物体传感器131、身体活动传感器132、环境传感器133)的信息的取得、处理,并非必须要经由第二处理器120(主机CPU)。因此,能够使GNSS电路模块或第一处理器110的各个部分的控制在第一处理器110内部结束(不需要主机CPU的控制)。
此外,若从第二处理器120的角度出发,则能够通过在与传感器群之间设置第一处理器110而以适当的形式取得所需的信息。例如第二处理器120能够以所需的数据形式而取得加速度、角速度、位置(经纬度)、海拔、气压等的物理量中的所需的信息。此外,第二处理器120不仅取得单纯的物理量,还可以取得基于该物理量而运算出的信息。例如,还可以取得表示使用者在进行怎样的行动(运动)的行动判断结果的信息,或者取得跑步中的每步用时、步幅、滞空时间等的信息。此外,对于生物体信息,不仅能够取得生物体传感器131的生物数据(例如脉搏波波形信息),还能够取得由该生物数据而求出的信息(脉搏数或脉搏间隔,自主神经信息)等。
图2为本实施方式所涉及的第一处理器110的封装件PKG的结构例。如图2所示,处理部112、第一接口1111以及第二接口1112被形成在单片的半导体芯片SC上。并且,在第一处理器110包括非易失性存储器114的情况下,该非易失性存储器114被堆叠(配置)于半导体芯片SC上。在该情况下,非易失性存储器114被层压设置在半导体芯片SC上,并通过引线接合而被电连接。在此的层压表示被配置在于封装件PKG的厚度方向(图2的上下方向)上重叠的位置处。并且,通过利用树脂等对半导体芯片SC和非易失性存储器114(以及导线、衬垫区域)进行密封,从而形成封装件PKG。此外,在本实施方式中非易失性存储器114并不是必须的,也可以通过单片的半导体芯片SC而实现第一处理器110。
若如此设置,则能够通过单片的芯片而形成第一处理器110中的至少处理部112、第一接口1111以及第二接口1112。但是优选为,第一处理器110中的除了非易失性存储器114之外的全部结构均被形成在单片的半导体芯片SC上。并且,在第一处理器1102中包括非易失性存储器114的情况下,能够通过一个封装件(封装件PKG)而构成包括该非易失性存储器114的第一处理器110。生物体信息测量装置100通过对图2的封装件、设置在主基板上的第二处理器120(主机CPU)、设置在传感器基板上的生物体传感器131等进行电连接而构成。但是,在同一基板上设置第二处理器120和生物体传感器131等关于生物体信息测量装置100的具体的结构,能够进行各种的变形实施。
因此,能够实现第一处理器110的各部的动作时钟的切换或存储部113(存储器)的精细的电源控制,并且能够实现低价且低电力消耗的系统构筑。此外,如上文所述,由于第一处理器110具有处理部112(副CPU),因此针对传感器信号的处理或各部分的控制中的生物体信息测量装置100的第二处理器120(处理部,主机CPU)的控制不是必须的。
此外,在本实施方式中,通过在处理部112中对卫星信号进行处理,从而能够取得使用者的位置信息等。但是,如后述的时钟显示模式,也考虑到不需要位置信息自身,或只要在低频率下取得位置信息即可的情况。在这一点上,由于在本实施方式的第一处理器110中能够实现GNSS电路模块(第二接口1112、基带电路)的电源控制(导通/断开控制),因此也能够实现进一步的电力消耗的降低等。
图3及图4为对生物体传感器131和第一处理器110的连接例进行说明的图。在图3及图4中,对使用光电式的脉搏传感器作为生物体传感器131的示例进行说明。
光电式的脉搏传感器包括发光部1311(例如LED,light emitting diode:发光二极管)和受光部1312(例如PD,Photodiode:光电二极管)。发光部1311照射容易通过血液(狭义上为血液中包含的血红蛋白)而被吸收的波段的光。如果血流量较多且血红蛋白的量也较多,则光的吸收量较大而反射光的强度较小。反之,如果血流量较少且血红蛋白的量也较少,则光的吸收量较小而反射光的强度较大。在该情况下,由于来自受光部1312的信号的变动(AC成分)表示血流量的变动,因此脉搏传感器的受光部1312的输出信号成为与脉搏有关联的信号。即,在第一处理器110中,能够基于来自脉搏传感器的信号而求出脉搏数、脉搏间隔或者它们的变动等脉搏信息。
但是,由于受光部1312的输出为模拟信号(狭义上为模拟电压),因此需要在与处理部112(特别是进行数字处理的CPU等)之间设置实施信号调整以及A/D转换的AFE(AnalogFront End:模拟前端)。本实施方式的第一处理器110可以包括AFE,也可以利用外部的AFE。
图3为第一处理器110包括AFE117的情况下的脉搏传感器和第一处理器110的连接例。如上文所述,脉搏传感器包括发光部1311以及受光部1312。来自受光部1312的信号经由AFE117而被输出到处理部112中。在该情况下,第一接口1111可以作为AFE117来实现。AFE117包括放大电路1171、滤波电路1172以及A/D转换电路1173。
而且,第一处理器110也可以包括模拟开关118。模拟开关118为用于构成A/D转换电路1173中的采样保持电路的部件。但是,也具有A/D转换电路1173包括采样保持电路的情况,在情况下能够省略第一处理器110的模拟开关118。
此外,脉搏传感器的发光部1311为照射与被供给的电流值相对应的强度的光的元件。因此,为了对发光部1311的发光时间或发光强度进行控制,第一处理器110可以对脉搏传感器的发光部1311输出模拟信号。具体而言,第一处理器110包括D/A转换电路119,且D/A转换电路119对通过处理部112而被设定的数字数据进行D/A变换,从而向发光部1311输出模拟信号。
图4为第一处理器110利用外部的AFE180的情况下的脉搏传感器和第一处理器110的连接例。AFE180包括滤波电路182和A/D转换电路183。来自发光部1311的信号被输入到AFE180中,来自A/D转换电路183的数字数据经由第一接口1111而被输入到处理部112中。该情况下的第一接口1111能够通过I2C或SPI等串行接口等来实现。
而且,如图3、图4所示,无论AFE的有无,第一处理器110均可以包括模拟开关118、D/A转换电路119。由于模拟开关118及D/A转换电路119较大,因此能够通过安装到第一处理器110(半导体芯片SC)上而实现生物体信息测量装置100的尺寸或部件数量的削减。
而且,虽然在此例示了脉搏传感器和第一处理器110的连接例,但是对于传感器群中包括的其他的传感器,能够进行以各种形式而实现的连接。
此外,本实施方式的技术能够应用在包括上述的生物体信息测量装置100的穿戴设备200中。由于穿戴设备200以佩戴于使用者身上的方式而被使用,因此容易实现身体活动信息或生物体信息的检测。也就是说,在穿戴设备200中设置生物体传感器131或身体活动传感器132的情况较多,因此传感器信息的处理的重要性较高。此外,为了减轻因设备佩戴而给使用者带来的负担,希望穿戴设备200为小型轻量的设备。因此,多数情况下是蓄电池的容量较小,因此电力消耗的降低也很重要。在这一点上,由于本实施方式的生物体信息测量装置100能够以低电力消耗而实现传感器信息的处理,因此可以说与穿戴设备200的亲和性非常高。
图5为穿戴设备200的外观图的示例。如图5所示,穿戴设备200包括外壳部30和用于将外壳部30固定在使用者的身体(狭义上为手腕)上的带部10,并且,在带部10上设置有嵌合孔12和卡扣14。卡扣14由卡扣框15及卡止部(突起棒)16构成。
图5为,从带部10侧向(外壳部30的面中的在佩戴状态下成为被检体侧的面侧)来观察使用嵌合孔12和卡止部16而使带部10被固定的状态下的穿戴设备200的立体图。在图5的穿戴设备200中,在带部10上设置有多个嵌合孔12,从而通过使卡扣14的卡止部16插入到多个嵌合孔12中的任意一个中而实施向使用者进行的佩戴。如图5所示,多个嵌合孔12沿着带部10的长度方向而设置。
在穿戴设备200的外壳部30上设置有传感器部40。传感器部40为生物体传感器131,也可以包括身体活动传感器132或环境传感器133。在图5中,图示了假设有生物体传感器131(尤其是光电式的脉搏传感器),且在外壳部30中的在穿戴设备200的佩戴时成为被检体侧的面上设置有传感器部40的示例。但是,设置传感器的位置并不限定于图5。例如身体活动传感器132也可以被设置在外壳部30的内部(尤其是外壳部30中包括的传感器基板上)。
图6为,从显示部50(与图1的显示部140相对应)的设置侧观察使用者佩戴了的状态下的穿戴设备200的图。从图6可知,本实施方式所涉及的穿戴设备200在相当于通常的腕表的表盘的位置、或者在能够视觉确认数字或图标的位置处具有显示部50。在穿戴设备200的佩戴状态下,外壳部30中的图5所示一侧的面紧贴被检体,并且,显示部50处于使用者易于进行视觉确认的位置。
而且,在图5、图6中,以穿戴设备200的外壳部30作为基准而设定坐标系,并将与显示部50的显示面交叉的方向且从将显示部50的显示面侧作为表面的情况下的背面朝向表面的方向设为Z轴正方向。或者,也可以将从传感器部40(狭义上为图5所示的脉搏传感器)朝向显示部50的方向,或者在显示部50的显示面的法线方向上远离外壳部30的方向定义为Z轴正方向。在穿戴设备200被佩戴于被检体上的状态下,上述Z轴正方向相当于从被检体朝向外壳部30的方向。此外,将与Z轴正交的两个轴作为XY轴,特别地,将相对于外壳部30而安装有带部10的方向设定为Y轴。
此外,在图5、图6中,作为穿戴设备200而以通过带部10而被保持在使用者的手臂(手腕)上的设备的示例进行了说明。但是穿戴设备200的形状或佩戴部位并不限定于此。例如穿戴设备200也可以为通过带部10而被佩戴于脚踝等使用者的其他的部位上的设备,还可以为HMD(Head Mounted Display:头戴式显示器)等。
2.动作模式和动作程序
本实施方式的生物体信息测量装置100(第一处理器110)具有多个动作模式,并且能够在该多个动作模式中的任意一个模式下进行动作。多个动作模式可以包括时钟显示模式、活动计量模式、锻炼模式中的至少两个模式。
锻炼模式是指,与使用者实施锻炼的情况相对应的动作模式。锻炼表示使身体运动或进行锻炼的动作,例如与实施体育等运动的情况相对应。在锻炼模式中,使用者剧烈地活动身体,由此使脉搏数等的生物体活动的状态也大幅改变。此外,在锻炼模式下,为了在跑步中计算每步用时、步幅,不仅是单纯的运动的强度,求出运动的方向或频率等的详细的信息也是很重要的。
因此,在锻炼模式下,第一处理器110可以实施以下的(1)至(3)中的至少一个。而且,以下的“相对”表示为与其他动作模式进行比较的情况。
(1)使基于来自各个传感器的传感器信号的运算频率相对提高
(2)使所使用的传感器的种类相对增多
(3)使基于传感器信号的运算相对成为的负荷(精度)较高的运算
图7为表示动作模式以及与各个动作模式相对应的第一处理器110的处理内容的示例的图。更具体而言,图7表示第一处理器110的处理部112根据与动作模式相对应的动作程序(应用)而进行了动作的情况下的处理内容。
例如在锻炼模式下,第一处理器110每一秒执行一次基于来自脉搏传感器的传感器信号的脉搏数的运算处理。在图7的示例中,该速率与时钟显示模式相比而较高,从而实现了上述(1)。若如此设置,则能够对生物体活动的改变进行详细分析。
此外,锻炼模式下的第一处理器110将来自GNSS、脉搏传感器、加速度传感器、陀螺仪传感器、气压传感器、地磁传感器的全部的传感器信号作为处理对象。在图7的示例中,与活动计量模式等其他的模式相比,处理对象的传感器种类较多,从而能够实现了上述(2)。若如此设置,则处理对象中能够包括多样的传感结果。
此外,在锻炼模式下,第一处理器110实施详细的运动状态判断。例如作为基于来自GNSS、加速度传感器或陀螺仪传感器的传感器信号的处理而实施求出每步用时、步幅等的处理。具体而言,通过来自GNSS的信息或使用了加速度传感器、陀螺仪传感器的惯性导航而求出使用者的位置信息。并且,第一处理器110实施从加速度传感器的加速度信息中提取垂直成分的处理,或从垂直成分的波峰间隔或频率而求出步数的处理。此外,第一处理器110实施从距离(位置的变位)、步数、时间等求出每步用时、步幅的处理。在图7的示例中,运算处理的内容与活动计量模式等相比而较多,从而实现了上述(3)。若如此设置,则不仅能够进行运动的有无或强度的大小的分析,还能够实现更加精细的运动状态的分析。
而且,锻炼模式下的第一处理器110可以将生物体信号作为对象而实施相对负荷(精度)较高的处理是自不必说的。例如,不仅脉搏数,还能够通过求出其变动而追加对自主神经状态进行推断或对心律不齐风险进行推断等处理。
此外,将锻炼模式进一步分割为多个模式也是无妨的。例如,可以在锻炼中设置与相对负荷较小的锻炼相对应的常规锻炼模式和与相对负荷较大的锻炼相对应的高负荷锻炼模式。
常规锻炼模式与例如步行等运动相对应,高负荷锻炼模式与例如包括短距离的冲刺的间隔锻炼或举重锻炼等相对应。在该情况下,第一处理器110在高负荷锻炼模式下,与常规锻炼模式相比而可以将运算频率、传感器种类、运算负荷(精度)中的至少一个设定为较高(较多)。
活动计量模式为对使用者的活动的指标值(活动量)进行测量的模式。在此的活动与上述锻炼不同,表示家务或工作、学习等实施日常生活时的活动。假设日常生活为运动不如锻炼大、并且生物体活动的状态也不剧烈地改变的情况。因此,作为活动量例如只要能够表示一日中的步数的总计值等即可,而每步用时或步幅的改变等的详细的信息则必要性较低。此外,与锻炼模式相比,也不需要位置信息的精度。
因此,如图7所示,在活动计量模式下的第一处理器110将GNSS从处理对象中去除。此外,在活动计量模式下,也将加速度传感器以外的身体活动传感器(陀螺仪传感器、气压传感器、地磁传感器等)从处理对象中去除。并且,第一处理器110省略惯性导航的运算或每步用时、步幅的运算。例如活动计量模式的第一处理器110将加速度值的大小作为表示运动强度的信息而求出,并且仅实施步数的运算。
此外,虽然在图7中图示了活动计量模式下的第一处理器110以与锻炼模式相同的频率(例如一秒一次)而实施脉搏数的运算,但是降低运算速率,或对求出的生物体信息的种类设置差额也是无妨的。
此外,也可以与活动计量模式单独设置的睡眠模式。睡眠模式是指,与判断为使用者处于睡眠状态的情况相对应的动作模式。在睡眠状态下,与实施家务等日常生活的状态相比而运动较小,从而对详细的运动状态进行判断的必要性也较低。因此,在睡眠模式下,例如将脉搏数的运算抑制在一分钟一次(或五分钟一次、十分钟一次)等较低的频率。对于来自加速度传感器的加速度信号,同样可以使运算速率降低,也可以将加速度信号自身从处理对象中去除。
时钟显示模式的是指实施时刻显示的模式,且将使用者的生物体信息或身体活动信息的测量控制为最小限度的模式。因此,时钟显示模式下的第一处理器110实施从计时部取得时刻信息并输出该时刻信息的处理。在此的计时部为例如设置在生物体信息测量装置100中的实时时钟(RTC),且在第一处理器110的内部、外部均没有关系。
通过如以上的方式设置动作模式,从而能够实施与使用者的活动状态相对应的适当的传感器信息的处理。例如,在锻炼模式下能够检测使用者的详细的信息,而在活动计量模式或时钟显示模式下,能够通过实施信息的取舍选择而降低处理负荷、电力消耗。
并且,以上的动作模式的切换可以基于生物体信号来实施。具体而言,处理部112基于生物体信号来实施切换动作模式的处理。或者,也可以在动作模式的切换中使用身体活动信息。处理部112基于生物体信号以及运动信号中的至少一方而实施切换动作模式的处理。
若如此设置,则由于能够进行与通过传感器而检测到的使用者的生物体活动的状态、运动的状态相对应的动作模式的切换,因此生物体信息测量装置100能够实施与使用者的状态相结合的处理。
例如,在使用生物体信息的情况下,可以根据脉搏数的大小来切换动作模式。一般而言,实施日常活动的状态相比,脉搏数在锻炼状态中较大。此外,虽然考虑了各种时钟显示模式的使用方式,但是考虑为例如在充分抑制使用者的活动的状态(安静时等)下设为时钟显示模式。
因此,在设定了所给的阈值Th1、Th2(>Th1)的情况下,只要脉搏数的值HR为HR<Th1则处理部112判断为安静状态,并将动作模式设定为时钟显示模式。同样地,只要Th1≤HR<Th2则处理部112判断为日常生活状态,并将动作模式设定为活动计量模式。只要Th2≤HR则处理部112判断为锻炼状态,并将动作模式设定为锻炼模式。
此外,与使用身体活动信息的情况相同,将身体活动的大小(运动强度)假设为,安静状态<日常活动状态<锻炼状态。因此,处理部112可以通过运动强度的大小和所给的阈值的比较来决定执行多个动作模式中的哪一个模式。
此外,处理部112也可以将生物体信息和身体活动信息组合来决定执行多个动作模式中的哪一个模式。进一步而言,也可以不实施上述这种单纯的与阈值的比较,而是执行生物体信息或身体活动信息的特征量与所给的基准特征量的匹配处理等。除此之外,已知有多种关于使用者的状态判断(行动判断)的技术,在本实施方式中能够广泛应用这些技术。
而且,第一处理器110(处理部112)即使在时钟显示模式下,也必须取得在动作模式的选择中使用的信息。例如,如果如上文所述地在动作模式的选择中使用了脉搏数,则第一处理器110也需要在时钟显示模式下实施脉搏数的运算处理。在图7的示例中,时钟显示模式下的第一处理器110以一分钟一次这样的较低频率而实施脉搏数的运算。
3.软件结构例
上述的多个动作模式分别通过相对应的动作程序(应用)而实现。具体而言,第一处理器110的处理部112通过按照动作程序而进行动作从而执行与该动作程序的动作模式相对应的处理。此时,本实施方式的第一处理器110可以不包括非易失性存储器114,而将多个动作程序存储在ROM1132中。在该情况下,由于难以进行动作程序的追加、变更,因此需要对预先假设为必需的动作程序进行修正。
由于不具有非易失性存储器114的第一处理器110例如能够如图2中的半导体芯片SC那样由单片的芯片构成,因此能够实现低价且小型化。但是,作为生物体信息测量装置100,在准备了使用的传感器或执行的处理(动作模式)不同的多个设备的情况下,需要使用与各个设备相对应的第一处理器110。
或者,第一处理器110可以包括对与多个动作模式的各个动作模式相对应的多个动作程序进行存储的非易失性存储器114。由于在非易失性存储器114中保持有多个动作程序,且能够进行追加、变更,因此能够灵活地设定以何种形式而输出何种信息。即,在构成生物体信息测量装置100时,能够灵活地设定传感器组的构成或第二处理器120(主机CPU)从第一处理器110取得的信息的种类、形式。换言之,通过使用包括非易失性存储器114的第一处理器110,从而能够容易地实现多样的生物体信息测量装置100,且也能够实现该生物体信息测量装置100的成本或电力消耗的抑制、部件数量的削减等。
以下,以图1的硬件结构为前提,对生物体信息测量装置100(第一处理器110)的软件层的结构例进行说明。以下,对第一实施方式、第二实施方式及改变例进行说明。
3.1.第一实施方式
如上文所述,作为硬件而设置有:设置在生物体信息测量装置100等上的传感器组(生物体传感器131、身体活动传感器132等)、第一处理器110的存储部113(RAM1131、ROM1132)、非易失性存储器114、处理部112。
图8为第一实施方式的软件结构例。在非易失性存储器114中,存储有包括OS(Operating System:操作系统)的软件SW以及能够在SW上进行动作的子模块SM1~SMk。这里k为二以上的整数。在RAM1131中,加载有软件SW以及SM1~SMk中的被选择的子模块。
在此,子模块SM1~SMk包括实施基于传感器信号的处理的模块。例如,设计有取得来自脉搏传感器的信息并对脉搏数进行运算的模块或取得来自加速度传感器的信息并对使用者的行动信息进行运算的模块。而且,将行动信息的运算模块分割为步数运算模块、每步用时运算模块、步幅运算模块等也是无妨的。此外,在子模块SM1~SMk的一部分中,包括实施未将传感器信息作为处理对象的通用处理的模块也是无妨的。
本实施方式的多个动作程序的各个动作程序能够通过子模块SM1~SMk中的一个或多个的组合来实现。例如在生物体信息测量装置100(第一处理器110)于第一动作模式下进行动作时,在RAM1131中加载与第一动作模式相对应的第一动作程序,处理部112通过按照第一动作程序而实施第一动作模式下的动作。更具体而言,在RAM1131中加载子模块SM1~SMk中的与在第一动作模式中成为执行对象的处理相对应的一个或多个子模块。
对于其他动作程序也同样,将所对应的子模块从非易失性存储器114中加载到RAM1131中,处理部112利用被加载的子模块而进行动作。
子模块的切换能够通过如下的控制来实现,即,每次增加(减少)处理内容则追加(削除)向RAM1131的子模块加载的控制,或者,将加载结束的子模块替换为其他的子模块的控制。
动作模式的变更、即动作程序的切换,通过存储于非易失性存储器114中并被加载到RAM1131中从而被执行的软件SW(OS)来实施。具体而言,处理部112按照SW而进行动作,从而实施对动作程序进行切换的处理。
如上文所述,也可以基于生物体信号以及身体活动信号中的至少一方来切换被加载到RAM1131中的动作程序。例如,通过动作程序(子模块)来取得(运算)基于生物体信号的信息,SW定期检查所取得的信息。并且,在判断为该信息满足了所给的切换条件的情况下,SW实施对向RAM1131加载的动作程序(子模块)进行切换的处理。关于具体的动作的流程,使用图11至图13的流程图而在下文中进行说明。
此外,虽然在上文中,设为将多个动作程序存储在非易失性存储器114中的方式,但是也可以在ROM1132中存储所给予的动作程序SW0。被存储于ROM1132中的动作程序与哪一个动作模式相对应是任意的。例如可以将与锻炼模式相对应的动作程序如上述的方式而存储在非易失性存储器114中,并且可以将与活动计量模式或时钟显示模式相对应的动作程序作为SW0而存储到ROM1132中。或者,也可以将与在生物体信息测量装置100的启动时被执行的启动模式相对应的动作程序(启动加载)存储到ROM1132中。被存储在ROM1132中的动作程序并不限定于一个,也可以存储与多个动作模式相对应的多个动作程序。
并且,对动作模式(动作程序)进行切换的软件SW选择从非易失性存储器114被加载到RAM1131中的动作程序和被存储在ROM1132中的动作程序SW0中的任意一个。即,处理部112根据被存储在ROM1132中的动作程序和被加载到RAM1131中的动作程序中的任意一个而进行动作。
若如此设置,则除了被存储在非易失性存储器114中的多个动作程序以外,还能够将存储在ROM1132中的动作程序作为选择对象。例如,对于通用性较高的动作模式或扩展的必要性较低的动作模式,能够预先在写入到ROM1132中并执行。扩展的必要性较低的动作模式是表示,例如像时钟显示模式那样并未假设由利用生物体信息测量装置100的使用者所实施的重写的动作模式。
3.2.第二实施方式
图9为第二实施方式的软件结构例。在非易失性存储器114中,存储有固件FW1至FWm以及动作程序SW1~SWn。在ROM1132中,存储有应用转换器和通用库。在RAM1131中,加载有多个动作程序中的被选择的动作程序SWi(i为1以上n以下的整数)。处理部112按照被加载到RAM1131中的动作程序SWi而进行动作。
固件FW1至FWm经由第一至第四接口1111~1114而取得从GNSS、传感器组发送来的传感器信号,并且通过更上位的软件而以能够利用的数据形式输出。具体而言,固件FW1至FWm与各个传感器相对应地设置。如果为图9的示例,则固件FW1为与GNSS相对应的固件,其取得并输出GNSS信号(由天线接收,并通过由RF电路、基带电路所实施的变换处理而被输出的信号)并将其输出。同样,固件FW2~FW6分别取得并输出来自脉搏传感器的脉搏信号、来自加速度传感器的加速度信号、来自陀螺仪传感器的角速度信号、来自气压传感器的气压信号、来自地磁传感器的地磁信号。在该情况下,上述m为与取得对象的传感器信号的种类数相对应的大小的整数,且在图9中图示了m=6的示例。
固件FW1至FWm例如以与传感器的输出速率相对应的频率而取得传感器信号,并实施将该传感器信号以与取得时刻信息相对应的方式而进行存储(输出)的处理。在此的取得时刻信息可以为UTC(Coordinated Universal Time:协调世界时)或JST(Japan StandardTime:日本标准时间)等绝对时间,也可以为时间印章等信息。此外,使固件FW1至FWm实施数据变换等的处理也是无妨的。
动作程序SW1~SWn为用于基于通过固件FW1至FWm而取得的传感器信号来进行动作(使处理部112进行动作)的软件。上述n为与动作模式的数量相对应的大小的整数。由于已经在上文中对动作模式的示例以及各个动作模式下的处理的示例进行了说明,因此省略详细的说明。例如SW1为与锻炼模式相对应的动作程序,SW2为与活动计量模式相对应的动作程序且SW3为与时钟显示模式相对应的动作程序。
在第二实施方式中,动作模式的变更,即动作程序的切换通过被存储在ROM1132中的应用转换器而实施。具体而言,通过使处理部112按照应用转换器而进行动作,从而实施对动作程序进行切换的处理。即,动作程序的切换可以如第一实施方式那样通过RAM区域的软件来执行,也可以如第二实施方式这样通过ROM区域的软件来执行。
而且,从图7也可知,存在有在多个动作程序中共同执行的处理。如果为图7的示例,则基于来自脉搏传感器的信息(FW2的输出)的脉搏数的运算在锻炼模式、活动计量模式、时钟显示模式中的任意一个模式中也会被实施。或者,基于来自加速度传感器的信息(FW3的输出)的步数的运算在锻炼模式和活动计量模式中共同被执行。
这样,通用性较高的处理、重要度较高的处理可以作为程序库(软件库)而进行管理。在图9的示例中,在ROM1132中存储有通用程序库。通用程序库为,用于使如上文所述的通用性、重要度较高的处理在多个动作程序中共有的程序库。通用程序库也可以为例如API(Application Programming Interface:应用程序接口)。通用程序库(API)可以在多个动作程序(SW1~SWn)中的任意一个中进行利用(调用)。
此外,虽然在图9中图示了使用具有固件(FW1至FWm)和动作程序(SW1~SWn)这两层的分层结构的示例,但是并不限定于此。例如,也可以使用件和成为动作程序的中间层的软件。在该软件例中,例如执行以将来自多个传感器的信息合并的方式而实施的处理,并且执行通用性较高的处理。若如此设置,则由于能够将通用性较高的处理委托给该中间层的软件,因此能够使容易地实施动作程序的安装。此外,分层结构并不限定于两层或三层,也可能扩展为四层以上。
3.3.改变例
本实施方式的软件结构能够进行各种的变形实施。例如,可以将第一实施方式和第二实施方式进行组合。具体而言,可以将在第二实施方式中说明的通用程序库存储在第一实施方式的ROM1132中。除此之外,也能够进行将一方的实施方式的结构组合到另一个的实施方式中的变形实施。
此外,本实施方式的技术能够引用在包括处理部(处理器)、取得来自生物体传感器131的生物体信号的接口、对与多个动作模式相对应的多个动作程序进行存储的非易失性存储器(Flash)、存储部(RAM,Random Access Memory:随机存取存储器)的传感器信息处理装置中。在此,动作程序为,基于来自传感器组的传感器信息而进行动作的程序,并且,从多个动作程序中选择出的动作程序被加载到储部中。并且,处理部根据被加载到存储部中的动作程序而进行动作。
在此的处理部与图1的处理部112相对应。接口对应于第一接口1111。非易失性存储器对应于图1的非易失性存储器114。存储部对应于RAM1131。但是,传感器信息处理装置也可以取得来自除了身体活动传感器132或环境传感器133等生物体传感器131以外的传感器的传感器信号(传感器信息)。在该情况下,上述接口与第一接口1111、第三接口1113、第四接口1114中的至少一个相对应。
即,在此的传感器信息处理装置与包括非易失性存储器114并且能够对被存储在该非易失性存储器114中的多个动作程序进行切换并执行的方式的第一处理器110相对应。
在本实施方式的技术中,通过经由接口而取得来自生物体传感器的传感器信息(生物体信号),并且处理部根据从非易失性存储器加载到存储部中的动作程序而进行动作,从而执行基于传感器信息的处理。因此,在本实施方式所涉及的传感器信息处理装置中,能够实施传感器信息的取得以及适当的处理。此外,由于能够对非易失性存储器中存储的动作程序进行追加或变更,因此将新的传感器追加为处理对象,或者对传感器信息实施行不同的处理是较为容易的。换言之,能够通过本实施方式的技术而实现能够实现扩展性较高的传感器信息处理装置(以及包括传感器信息处理装置的电子设备)。
4.与动作程序相应的电路控制
在生物体信息测量装置100(第一处理器110)中,可以根据动作程序(动作模式)而对硬件方面的控制进行切换。以下,分别针对时钟信号、电源、通信进行说明。
4.1.时钟信号
如图1所示,本实施方式的生物体信息测量装置100(第一处理器110)包括被输入有多个时钟信号并对多个时钟信号中被选择的时钟信号进行供给的时钟信号供给部115。
图10为时钟信号供给部115的结构例。本实施方式的时钟信号包括来自外部振荡器160的信号和来自内部振荡器116的信号。具体而言,如图10所示,时钟信号供给部115被输入有基于外部振荡器160(TCXO)的第一时钟信号和第二时钟信号以及基于内部振荡器116(环形振荡器)的第三时钟信号。
在此,第一时钟信号为来自外部振荡器160的时钟信号,第二时钟信号为将来自外部振荡器160的信号倍增了的信号。即,时钟信号可以包括将来自外部振荡器160的信号增倍的信号。在使用GNSS的情况下,从天线输入1575.42MHz等非常高频率的信号。因此,在生物体信息测量装置100中,能够通过使用该信号和外部振荡器160(TCXO)而生成与来自外部振荡器160的信号相比频率较高的第二时钟信号。
第三时钟信号为来自内部振荡器116的时钟信号,例如为与第一时钟信号相同程度的频率的信号。
时钟信号供给部115包括选择器SE1~SE5。选择器SE1中被输入第一时钟信号和第三时钟信号。选择器SE2中被输入第一时钟信号和第三时钟信号。选择器SE3中被输入第一至第三时钟信号。选择器SE4中被输入选择器SE1的输出信号和选择器SE2的输出信号。选择器SE5中被输入选择器SE1的输出信号和选择器SE3的输出信号。
在本实施方式的生物体信息测量装置100(第一处理器110)中可以设置多个时钟域。作为选择器SE4的输出的时钟信号被供给到第一时钟域。作为选择器SE5的输出的时钟信号被供给到第二时钟域。在此的第一时钟域例如为与GNSS相对应的电路模块(基带电路)。此外,第二时钟域为,能够进行与第一时钟域相比而频率较高的时钟信号下的动作的域,例如包括处理部112等。
本实施方式的时钟信号供给部115可以实施在启动时进行供给的时钟信号的选择以及在启动后的动作时进行供给的时钟信号的选择。在此的启动时表示,第一处理器110(或者生物体信息测量装置100整体)从停止状态、休止状态、待机状态向通常动作状态转移的期间。此外,动作时表示,启动结束并向通常操作状态转移之后的期间。
如果为图10的示例,则选择器SE1对在启动时进行供给的时钟信号进行选择。此外,选择器SE2针对第一时钟域而对在启动后的动作时进行供给的时钟信号进行选择。此外,选择器SE3针对第二时钟域而对启动后的动作时进行供给的时钟信号进行选择。
并且,选择器SE4在启动时对选择器SE1的输出信号进行选择,并在启动后的动作时对选择器SE2的输出信号进行选择。选择器SE5在启动时对选择器SE1的输出信号进行选择,并在启动后的动作时对选择器SE3的输出信号进行选择。若如此设置,则能够在启动时和操作时分别实施时钟信号的选择。进一步而言,也能够针对多个时钟域的各个时钟域而执行该时钟信号的选择。
由于考虑到在启动时不实施传感器信号(生物体信号)的取得等,因此也可以基于例如来自外部的时钟选择信号等而实施选择器SE1中的时钟信号的选择。
此外,时钟信号供给部115也可以基于生物体信号而对进行供给的时钟信号进行选择。若如此设置,则能够进行与情况相应的适当的时钟信号的供给。
例如,在基于生物体信号而判断为使用者处于锻炼状态的情况下,在软件方面,如上文所述,动作程序SW1被加载并执行。在SW1中的处理中,由于需要包括GNSS在内的各种传感器的信息,因此设计为外部振荡器160以及生成第一、第二时钟信号的电路也进行动作。因此,在该情况下,时钟信号供给部115不选择供给第三时钟信号,而选择供给第一时钟或第二时钟信号即可。此外,如上述的高负荷锻炼模式那样,尤其是在需要高速下的数据处理的情况下,可以不选择供给第一时钟信号,而选择供给频率较高的第二时钟信号。
另一方面,在活动计量模式或时钟显示模式下,不需要GNSS,有可能如下文所述那样,GNSS类的电路不再进行动作。在该情况下,由于不输入第一、第二时钟信号,因此时钟信号供给部115选择并供给第三时钟信号即可。
此外,虽然在上文中示出了从时钟信号供给部115供给第一至第三时钟信号中的任意一个的示例,但是也可以供给其他的时钟信号。例如,已知在GNSS中使用的时钟信号根据方式而不同(例如在GPS和GLONASS中不同)。因此,时钟信号供给部115也可以针对第一时钟域而供给与第一时钟信号不同的频率的时钟信号。
此外,时钟信号供给部115中可以被输入来自与TCXO不同的外部振荡器的时钟信号或以实时时钟作为时钟源的时钟信号,时钟信号供给部115也可以供给这些时钟信号。
此外,虽然生物体信息测量装置100的各个部分可以就这样直接使用从时钟信号供给部115供给的时钟信号,但是并不限定于此,也可以对该时钟信号进行分频而使用。例如,在上述的时钟显示模式下,由于即使在低速下实施处理也是足够的,因此可以按照将第三时钟信号分频为1/2、1/4等的时钟信号而使处理部112或存储部113等进行动作。在该情况下,处理部112等能够进行低速(分频的时钟信号)、常速(第一或第三时钟信号)、高速(第二时钟信号)等的多阶段下的动作。
4.2.电源供给
此外,生物体信息测量装置100(第一处理器110)可以根据动作模式(动作程序)而对各个部分的电源供给进行控制。例如,在动作程序中,定义了针对各个部分的实施电源控制的处理,并通过使处理部112按照该动作程序进行动作而实施控制信号的输出等。若如此设置,则由于能够将在执行对象的动作模式中不需要的硬件的动作停止,因此能够降低电力消耗。而且,虽然在下文中对电源的导通断开进行说明,但是也能够具有实施间歇动作(降低操作频率)等的变形实施。
首先,第一处理器110(处理部112)可以实施存储部113的电源控制。在此的存储部113狭义上为RAM1131,RAM1131具有多个存储区域,并根据被选择的动作模式而对多个存储区域中的被供给有电源的存储区域进行切换。
例如存储部113具有p个分别为256kb的容量的存储区域(p为2以上的整数),处理部112实施对其中的q个(q为1以上且p以下的整数)存储区域供给电源的控制。关于q的值以及选择p个存储区域中的哪些的q个的组合,例如能够在各个动作程序中进行规定。
若如此设置,则能够根据动作模式而对能够使用的存储部113的容量(在上述示例中为q×256kb)进行变更。因此,能够对因使过多的存储器进行动作而导致的电力消耗增大的情况或存储区域不足的情况进行抑制,从而能够实现与情况相结合的存储器动作。而且,关于具体的存储区域的结构,能够进行各种变形实施,各个存储区域的容量并不限定于256kb,每个存储区域的容量也可以不同。
一般而言,具有如下情况,即,在动作程序中执行的处理越复杂,则该动作程序的加载所需的区域以及工作区域越会增加。因此设计为,被供给电源的存储区域的数量在时钟显示模式下较小,而在锻炼模式下较大。例如,将q的值设为时钟显示模式≤活动计量模式≤锻炼模式。
此外,如上文中使用图8所叙述的那样,存在对被加载到RAM1131中的动作程序(子模块)和被存储在ROM1132中的动作程序SW0中的任意一个进行选择,并根据被选择的动作程序而使处理部112进行动作的情况。在该情况下,可以将未被选择的一侧的存储区域的电源断开。具体而言,在执行被加载到RAM1131中的动作程序(子模块)的情况下,将与SW0相对应的ROM区域的电源断开。在执行SW0的情况下,将RAM1131中动作程序被加载的区域的电源导通。若这些控制为上述第一实施方式,则能够通过软件SW(具体为执行SW的处理部112)来实施。
此外,如图7所示,存在根据动作模式而不需要GNSS的动作的情况。在该情况下,停止第一处理器110中的与GNSS相关的电路的动作。具体而言,至少停止针对基带电路的电源供给。此外,也可以停止向RF电路进行的电源供给。此外,可以向作为第一处理器110的外部部件的外部振荡器160发送停止动作的控制信号。
若为图7的示例,则在时钟显示模式及活动计量模式下,不需要GNSS的动作。因此,处理部112通过按照与这些动作模式相对应的动作程序(SW2、SW3)而进行动作,从而实施停止向GNSS的电路进行的电源供给的控制。另一方面,由于在锻炼模式下需要GNSS的动作,因此处理部112通过按照动作程序SW1而进行动作,从而实施执行向GNSS的电路进行的电源供给的控制。
4.3.通信频道
如图7所示,根据动作模式而使成为处理对象的传感器信号不同。因此,有可能存在因动作模式改变而不需要取得原本的传感器信号的传感器。
因此,生物体信息测量装置100(处理部112)可以对与传感器组的通信频道的导通断开进行控制。这里的通信频道对应于第一接口1111、第三接口1113及第四接口1114,频道数量表示能够使用上述接口进行通信的传感器的数量。
例如,在上述接口的最大频道数为r的情况下,处理部112实施使其中的s个频道(s为1以上且r以下的整数)有效而使其余无效的控制。例如,在上述接口为6(r=6)个频道的情况下,可以将有效频道在3个频道和6个频道(s=3或s=6)之间进行切换。
若为图7的示例,则在活动计量模式下,第一处理器110只要实施与脉搏传感器以及加速度传感器的通信即可。也就是说,由于通信频道只有2个频道就足够,因此处理部112通过按照与这些动作模式相对应的动作程序(SW2、SW3)进行动作,而将有效的通信频道设为3个频道。
另一方面,在锻炼模式下,除了脉搏传感器和加速度传感器之外,也需要取得来自气压传感器、地磁传感器或陀螺仪传感器的信息,因此3个频道不够。因此,处理部112通过按照与锻炼模式相对应的动作程序SW1而进行动作,从而实施将有效的通信频道设定为6个频道的控制。
若如此设置,则能够根据需要的传感器信号的数量而对通信频道的控制进行切换,从而能够降低因通信而引起的电力消耗等。
而且,虽然在上文中表示了以两个阶段而对通信频道数量进行切换的示例,但是也可以在三级以上的阶段而进行切换。
4.4.时钟信号控制的改变例
在图10中,表示了时钟信号供给部115将第一至第三时钟信号中的任意一个时钟信号供给到生物体信息测量装置100的各个部分(狭义上为处理部112)中的示例。基于内部振荡器116的第三时钟信号的频率例如为所给予的固定值(26MHz等)。
但是在本实施方式中假设的穿戴设备等小型轻量的设备中,低电力消耗化是较为重要的,例如要求μ安培等级下的低电力消耗。因此,如图1所示,第一处理器110包括时钟频率控制部1155,该时钟频率控制部1155基于生物体信号、卫星信号以及来自环境传感器133的环境信号中的至少一个而使向处理部112供给的时钟信号的时钟频率改变。通过根据生物体信号等而灵活地改变时钟信号的频率,因此能够实现进一步的低电力消耗。
具体而言,时钟频率控制部1155通过对内部振荡器116的振荡频率进行控制而时时钟频率改变。若如此设置,则能够通过针对内部振荡器116控制而使时钟信号的频率灵活地改变。以下,对内部振荡器116(环形振荡器)的具体例、使频率改变的控制的示例以及对伴随着频率改变而导致的噪声的发生(毛刺的产生)进行抑制的技术进行说明。
4.4.1.内部振荡器的结构例
图15为内部振荡器116(环形振荡器)的结构例。内部振荡器116包括延迟元件D1~D6、开关元件S2~S5、切换时刻控制部1161。延迟元件D1的输出端与延迟元件D2的输入端连接。对于D2~D6也同样,前级的延迟元件的输出端与下级的延迟元件的输入端连接。开关元件S2~S5分别被设置在延迟元件D2~D5的输出端与延迟元件D1的输入端之间。
切换时刻控制部1161接收来自时钟频率控制部1155的控制信号,从而基于该控制信号而对内部振荡器116的振荡频率进行控制。具体而言,切换时刻控制部1161对开关元件S2~S5的导通断开进行控制。而且,为了抑制噪声(毛刺)的产生,切换时刻控制部1161可以实施对频率的切换时刻(开关元件的切换时刻)进行调节的处理。将在下文中对噪声抑制的详细内容进行叙述。
在开关元件S2导通且S3~S5断开的情况下,通过使延迟元件D2的输出端与延迟元件D1的输入端连接,并且D1以及D2被连结为环状,从而构成环形振荡器。例如,D1为NAND电路,D2为偶数个(狭义上为2个)的NOT电路(逆变器),并且延迟元件D1上被输入未图示的使能信号。在将由D1及D2而进行的信号的延迟时间设为τ2的情况下,从内部振荡器116输出的时钟信号的周期变为2×τ2,且振荡频率f2变为f2=1/(2×τ2)。
在开关元件S3导通,且S2、S4以及S5断开的情况下,通过使延迟元件D3的输出端与延迟元件D1的输入端连接,并将D1~D3连结为环状,从而构成环形振荡器。在将由D1~D3而进行的信号的延迟时间设为τ3的情况下,时钟信号的频率f3变为f3=1/(2×τ3)。由于τ3>τ2,因此f2>f3。
同样,在仅使开关元件S4导通的情况以及仅使开关元件S5导通的情况下,也能够通过改变延迟时间而改变时钟信号的频率。也就是说,能够通过对开关元件S2~S5的导通断开进行控制(通过改变延迟元件的级数),从而改变内部振荡器116的振荡频率。而且,在此,虽然作为延迟元件而表示了使用NAND电路或NOT电路的示例,但是也可以使用动作放大器等的其他的元件作为延迟元件。
此外,内部振荡器116的构成本身也不限定于图15。图16为内部振荡器116的其他的结构例。图16的内部振荡器116包括延迟元件D10~D19、开关元件S11~S16、切换时刻控制部1161以及分频电路1162。例如,D10为NAND电路,D11~D19为偶数个的NOT电路。
在图16的示例中,通过至少将D10以及D17~D19这4个延迟元件连结为环状从而构成了环形振荡器。开关元件S11的一端与延迟元件D11的输出端或输入端连接。在开关元件S11的一端与延迟元件D11的输出端连接的情况下,由于延迟元件D11成为形成环的元件,因此信号的延迟时间仅增大与D11的延迟时间相对应的量。另一方面,在开关元件S11的一端与延迟元件D11的输入端连接的情况下,由于延迟元件D11未形成环,因此D11的延迟时间不对振荡频率产生影响。对于开关元件S12~S16也同样,分别作为对延迟元件D12~D16是否形成环进行控制的开关而发挥功能。
在使用了图16的结构的情况下,也能够通过由切换时刻控制部1161进行的开关元件S11~S16的控制,而改变延迟时间,即,能够实现使内部振荡器116的振荡频率改变的控制。虽然在图16中,表示了将延迟元件D17的输出信号以及分频电路1162的输出信号作为时钟信号而进行输出的示例,但是也能够省略分频电路1162。或者,也能够进行在图15中追加分频电路的变形实施。
而且,虽然在图15及图16中对通过变更延迟元件的级数而使振荡频率改变的技术进行了说明,但是内部振荡器116也可以为通过对电压进行控制而使振荡频率改变的结构。
4.4.2.频率的改变控制
时钟频率控制部1155通过使用生物体信号等而实施与情况相应的频率的控制。具体而言,根据动作模式而使时钟信号的频率改变。
例如时钟频率控制部1155在时钟显示模式下将频率降为最低值(例如约1MHz)。如图7所示,在时钟显示模式下生物体信号的取得、运算可以为低频率(低精度),并且,即使时钟频率较低也不会产生问题。
例如处理部112在判断为使用者处于就寝状态(睡眠状态)的情况下向时钟显示模式转移,时钟频率控制部1155将动作模式的转移作为触发,从而实施降低内部振荡器116的振荡频率的控制。就寝状态的判断只要对生物体信息是否为预定阈值以下进行判断即可。此外,在向时钟显示模式的转移之前,由于也具有能够取得加速度信号或GNSS的信号的情况,因此处理部112也可以使用身体活动信号、卫星信号或者除此之外的环境信号而对就寝状态进行判断。例如处理部112在身体活动的大小为预定值以下、且基于卫星信号而判断为使用者处于室内的情况下,判断为就寝状态。
此外,时钟频率控制部1155在活动计量模式下,将频率设定为中间的值(例如约10MHz)。例如处理部112在判断为使用者虽然已经起床但是并未实施锻炼这种剧烈的活动的情况下,向活动计量模式转移。时钟频率控制部1155将动作模式的转移作为触发而实施对内部振荡器116的振荡频率进行变更的控制。
例如,处理部112于时钟显示模式下在生物体信息(脉搏数)的值超过了预定阈值的情况下,向活动计量模式转移。或者,也可以在时钟显示模式下间歇地(例如一分钟一次等)取得身体活动信息,并将身体活动信息并用在向活动计量模式的转移判断中。在基于身体活动信息而判断为使用者处于使移动或停止重复的状态的情况下,处理部112实施向活动计量模式进行的转移处理。
此外,时钟频率控制部1155在锻炼模式下将频率设定为相对较高的频率。例如,常规锻炼模式下的频率为16MHz,高负荷锻炼模式下的频率为26MHz。
通常,假设在锻炼模式下,GNSS导通,并且能够取得来自外部振荡器160的时钟信号(第一时钟信号或第二时钟信号)。但是,在健身房内的运动等在室内实施锻炼的情况下,会使无法接收卫星信号的状态持续。如果考虑穿戴设备的低电力消耗化,则也存在以预定次数(预定时间)的卫星信号的接收失败作为触发而实施停止卫星信号的接收控制,即实施使外部振荡器160的动作停止的控制的情况。例如,处理部112实施使外部振荡器160的操作(及卫星信号的接收)停止或者间歇地(一分钟一次,或者10分钟1次等)执行的处理。在该情况下,即使处于锻炼模式下,也会对第一处理器110的各个部分供给基于内部振荡器116的时钟信号。也就是说,即使在锻炼模式下,也具有需要对内部振荡器116的振荡频率进行变更的控制的情况,并且通过由时钟频率控制部1155而对内部振荡器116的振荡频率进行控制,从而能够供给适合于锻炼的频率较高的时钟信号。
此外,即使在屋外的锻炼中使用基于内部振荡器116的时钟信号也是无妨的。例如,在基于卫星信号的定位的执行频率可以较低的情况下,与上述的示例同样,间歇性地执行外部振荡器160的启动,并向处理部112等供给基于内部振荡器116的时钟信号。在该情况下,通过时钟频率控制部1155而进行的内部振荡器116的振荡频率的控制也较为重要。
此外,在将以上的技术应用于上述的传感器信息处理装置中的情况下,传感器信息处理装置的处理部(处理部112)根据被加载到存储部(例如RAM1131)中的动作程序而实施使向处理部供给的时钟信号的时钟频率改变的处理。
若为图9的示例,则处理部112通过按照应用转换器而进行操作,从而从非易失性存储器(非易失性存储器114)对与动作模式相对应的动作程序SWi进行加载。例如,动作程序与该动作程序中的内部振荡器(内部振荡器116)的振荡频率的对应关系在应用转换器内被进行了规定。处理部112通过按照应用转换器而进行动作,从而以供给与成为加载对象的动作程序SWi相对应的频率的时钟信号的方式而执行内部振荡器116的控制处理。具体而言,处理部112针对时钟频率控制部1155而实施对振荡频率的变更进行指示的处理。
如上文所述,内部振荡器116的振荡频率根据动作模式(动作程序)而被变更。但是,在一个动作模式中,也可以不改变内部振荡器116的振荡频率。
例如,在于所给的动作模式下进行动作的状态下,时钟频率控制部1155根据针对CPU(处理部112)的中断的有无而对频率进行变更。求出脉搏数的处理例如通过实施频率变换(FFT:fast Fourier transform:快速傅立叶变换)并求出脉搏频率的处理而实现。在FFT中,对预定时间(例如4秒或16秒)的量的脉搏波信号进行累积,并将被累积的数据作为对象而实施处理。在该示例中,在信号的累积期间内处理负荷相对较低,而在实际实施FFT的运算的运算期间内处理负荷相对较大。因此,例如设定为,在将只有能够执行FFT的数据累积到存储部113中的情况下,产生硬件中断。在该情况下,时钟频率控制部1155在中断发生时使频率变高(例如10MHz),而在FFT的运算期间结束后使频率变低(例如1MHz)。更具体而言,动作程序被设定为能够受理中断,并且在发生中断的情况下,作为与该中断相应的处理而实施对内部振荡器116的振荡频率进行变更的处理。若如此设置,即使在一个动作模式中,也能够实现与处理负荷相应的振荡频率的控制,从而能够实现进一步的低电力消耗化。而且,虽然在此的动作模式例如为活动计量模式,但是也能够在其他动作模式内对内部振荡器116的振荡频率进行变更。
4.4.3.噪声发生的抑制
如上文所述,能够通过使时钟信号的频率(内部振荡器116的振荡频率)改变,而能够实现与情况相应的灵活的控制,从而能够实现低电力消耗化。但是,公知有在能够对频率进行变更的电路中,由于对频率进行切换的时刻而在输出中产生毛刺噪声的情况。当在时钟信号中产生毛刺噪声时,有可能会使根据该时钟信号进行动作的电路产生错误动作。
图17为对因频率的切换控制而产生毛刺的情况进行说明的波形图。图17的A1为对频率进行控制的控制信号,图17的示例中,上升沿以及下降沿与频率的切换时刻相对应。控制信号为从上述的时钟频率控制部1155对内部振荡器116输出的信号。图17的A2表示将控制信号就此用于控制中的情况(例如将控制信号供给到直接对开关元件进行切换的插座中的情况)的时钟信号。如图17的A31~A33所示,有时会因频率改变时的内部振荡器116的状态而产生毛刺(宽度极窄的脉冲)。
为了抑制毛刺的产生,考虑到例如按照以下顺序而使第一处理器110的各的部分进行动作的情况。首先,处理部112对外部振荡器160是否启动进行判断,在外部振荡器160停止的情况下,启动外部振荡器160。接下来,时钟信号供给部115选择基于外部振荡器160而的时钟信号(第一时钟信号或第二时钟信号),并将被选择的时钟信号供给到第一处理器110的各个部分中。之后,时钟频率控制部1155执行使内部振荡器116的振荡频率改变的控制。如果内部振荡器116的振荡频率稳定了,则时钟信号供给部115选择基于内部振荡器116的时钟信号(第三时钟信号),并供给到第一处理器110的各个部分中。而且,在对内部振荡器116的振荡频率进行变更时,可以实施暂时停止内部振荡器116的操作的控制。如果按照以上的顺序,则由于不会供给包括毛刺的时钟信号,因此能够抑制处理部112等的错误动作。
但是,在以上的示例中,需要临时使外部振荡器160进行动作。因此,会增加电力消耗。此外,由于需要进行向第一处理器110的各个部分进行攻击的时钟信号的变更控制及各个振荡器的导通断开控制等,因此使控制复杂化。
考虑到这一点,如图15或图16所示,内部振荡器116包括在使时钟频率改变时实施用于对时钟信号的毛刺的产生进行抑制的切换时刻控制的切换时刻控制部(切换时刻控制电路,逻辑电路)1161。
来自时钟频率控制部1155的控制信号并未考虑到内部振荡器116的状态。因此,在将控制信号就此与频率切换用的插座(对延迟电路的级数进行切换的插座,例如对开关元件的导通断开进行切换的插座)连接的情况下,有可能因切换时刻而如图17的示例那样产生毛刺。这一点上,只要通过切换时刻控制部1161而对切换时刻进行适当地控制,则能够抑制毛刺的产生。
如果考虑到是否产生毛刺依存于内部振荡器116的状态这一情况,则切换时刻控制部1161中不仅会被输入控制信号,还会被输入表示内部振荡器116的状态的状态辨别用信号。状态辨别用信号是指,构成内部振荡器116(环形振荡器)的任意一个延迟元件的输出信号,如图15所示,其为作为内部振荡器116的输出的时钟信号(例如D6的输出信号)。但是,状态辨别用信号可以为内部振荡器116的其他的节点的信号(例如D1~D5的输出信号)。若如此设置,则由于能够在考虑了内部振荡器116的状态的基础上决定切换时刻,因此能够抑制毛刺的产生。
图18为对本实施方式中的频率的切换时刻控制进行说明的波形图。图18的B1表示来自时钟频率控制部1155的控制信号,B2表示切换时刻控制部1161所输出的信号(以下,记载为内部控制信号),B3表示根据内部控制信号而被控制的时钟信号。
如图18的B1所示,从时钟频率控制部1155实施切换指示的时刻(控制信号的上升沿、下降沿)并未考虑内部振荡器116的状态,由于这种情况而产生毛刺。这一点上,即使控制信号B1(例如B11~B13)发生了改变,切换时刻控制部1161所输出的内部控制信号B2也不会即刻改变,而是直到不产生毛刺的时刻(例如B21~B23)为止才开始改变。如果为图18的B3的示例,则频率切换前的信号为低电平(且在上升沿之前),并且,将频率切换后的信号成为低电平(且在上升沿之前)的时刻设为频率的切换时刻。
内部振荡器116的当前的状态(狭义上为时钟信号的相位等)能够通过上述的状态辨别用信号而进行辨别。此外,由于已知内部振荡器116的电路结构,因此也已知切换前的电路结构以及切换后的电路结构。并且,通过将切换前的电路结构、切换后的电路结构以及当前的内部振荡器116的状态组合,从而能够预想到频率切换后的内部振荡器116的状态(狭义上为切换后的时钟信号)。切换时刻控制部1161考虑到了频率切换前后的时钟信号的状态,从而能够决定不产生毛刺的适当的切换时刻。
而且,虽然切换时刻控制部1161可以每次都对频率切换后的时钟信号以及是否产生毛刺进行推断,但是并不限定于此。例如,如果决定了切换前的频率和切换后的频率,则能够预先运算不产生毛刺的时刻。具体而言,在切换时刻控制部1161中,能够预先对如下这样的相位范围进行推断,即,如果频率切换前的时钟信号的相位在该相位的范围内,则即使对频率进行切换也不产生毛刺。因此,例如,可以采用如下方式,即,存储部113保存有将切换前后的频率与适当的切换时刻相对应的表,切换时刻控制部1161通过参照该表来决定适当的切换时刻。或者,也可以通过所给的逻辑电路而构成时钟频率控制部1155。例如,如果适当选择了状态辨别用信号,则能够通过该状态辨别用信号与控制信号(B1)的逻辑运算而生成内部控制信号B2。在该情况下,能够通过简单的逻辑电路来实现切换时刻控制部1161。
而且,切换时刻在狭义上如图18的示例所示,可以设为使切换前的时钟信号与切换后的时钟信号为大致相同相位(上升沿之前)的时刻。但是,由于除了此时刻以外还存在不会产生毛刺的时刻,因此将这些时刻设为切换时刻也是无妨的。
5.处理的流程
图11为对本实施方式的生物体信息测量装置100(第一处理器110)的处理进行说明的流程图。更具体而言,基于被存储在ROM1132中的应用转换器而对由处理部112所执行的处理进行说明。而且,如上文所述,作为第一实施方式,图11的处理可以基于被存储在RAM区域中的软件而被执行。此外,虽然在下文中对使用作为生物体信号而使用脉搏信息的示例进行说明,但是该示例也如上文所述那样,能够进行各种扩展。
当该处理开始时,首先,处理部112(应用转换器)执行启动时的硬件控制(步骤S101)。在图11的示例中,处理部112指示对时钟信号供给部115供给作为来自内部振荡器116(环形振荡器)的信号的第三时钟信号。并且,将在脉搏信号的检测中所必需的电路以及时刻功能设为导通,并将GNSS或其他的结构设为断开。
之后,处理部112对脉搏信号进行检测并实施动作程序(应用)的切换控制。具体而言,只要执行步骤S102~S110的脉搏信息检测循环即可。
在脉搏信息检测循环中,处理部112对应用是否处于停止中,即执行中的动作程序的有无进行判断(步骤S103)。在步骤S103为“否”的情况下,即,在具有激活的应用的情况下,实施应用结束处理(步骤S104)。而且,应用结束处理包括是否结束了应用的判断,并且,即使执行了步骤S104的处理,也存在应用未结束而继续进行操作的情况。
图12为对应用结束处理进行说明的流程图。当该处理开始时,处理部112(应用转换器)对脉搏信息中是否有改变以及是否具有停止命令进行判断(步骤S201)。具体而言,脉搏信息的改变表示需要对动作程序(动作模式)进行变更的程度的改变,且如果为上述的示例,则表示超过阈值的脉搏数的改变。此外,停止命令为使应用转换器(更广义上为生物体信息测量装置100整体)的动作停止的指示,且为由使用者进行的输入或基于第二处理器120(主机CPU)中的判断的信息。
在于步骤S201中为“否”,即脉搏信息中没有改变、也不具有停止命令的情况下,处理部112省略步骤S202~S205的处理,并结束图12的处理。即,在该情况下,使执行中的应用的动作继续。
另一方面,在于步骤S201中为“是”,即具有脉搏信息的改变和停止命令中的至少一方的情况下,处理部112结束执行中的应用。在脉搏信息中有改变的情况下,需要对执行的动作程序进行切换。因此,作为不同的动作程序的启动准备,处理部112结束当前执行中的动作程序。此外,在具有停止命令的情况下,在结束了执行中的应用的基础上,还需要结束应用转换器。因此,作为动作停止处理的一环,处理部112结束当前执行中的动作程序。
具体而言,应用转换器对作为单独的任务而进行动作的应用指示结束(步骤S202),并按照该指示而结束应用的动作之前,使步骤S203~S205的循环继续并待机。在于步骤S204中判断为“否”的情况下,即,在将应用的结束完成之后,处理部112退出循环并结束图12的处理。
返回图11继续进行说明。在步骤S103为“是”的情况下,或者在步骤S104的处理后,处理部112实施是否不具有停止命令的判断(步骤S105),在为“否”、即具有停止命令的情况下,结束图11的处理。在步骤S105为“是”的情况下,对脉搏信息中是否不存在改变进行判断(步骤S106)。
在步骤S106为“否”,即脉搏信息中存在改变的情况下,进行应用启动处理(步骤S107)。
图13为对S107的应用启动处理进行说明的流程图。当该处理开始时,处理部112(应用转换器)实施脉搏信息的判断(步骤S301)。这是基于脉搏信息而对选择了哪一个动作模式(动作程序、应用)进行判断的处理,如果为上述的示例,则处理部112实施脉搏数与阈值的比较处理。
并且,处理部112对与被选择的动作模式相对应的动作程序的程序信息进行加载。具体而言,处理部112从非易失性存储器114中取得向各个动作程序发送的头字段信息(步骤S302)。
图14为对非易失性存储器114的动作程序保存格式进行说明的图。在非易失性存储器114中,交替存储有头字段信息和动作程序的主体。在作为动作程序而具有SW1~SW6这6个程序的情况下,首先存储SW1的头字段信息,接着头字段信息而在存储区域中存储SW1的主体。接着SW1的主体而在存储区域中存储SW2的头字段信息。以下同样地配置直到SW6为止的各个头字段信息及动作程序主体。
在头字段信息中,存储有动作程序主体的大小信息、向RAM1131进行的写入地址信息、跳转地址信息。而且,跳转地址信息为,表示该动作程序的执行开始位置的地址。由于在头字段信息中包括大小信息,因此通过使用图14的结构,从而明确了各个动作程序的头字段位置。例如,由于如果读取SW1的头字段信息,则可知SW1主体的大小,因此能够知道SW2的头字段信息的存储区域。但是,图14为保存动作程序的格式的一个示例,使用其他的格式也是无妨的。
此外,处理部112基于头字段信息,而从非易失性存储器114中读取所对应的动作程序主体(步骤S302)。
之后,处理部112基于加载到RAM1131中的动作程序而执行各动作模式下的动作。例如,若为时钟显示模式,则将在步骤S302中读取的与时钟显示模式相对应的动作程序加载到RAM1131(步骤S303)中,从而以如上文所述方式而实施各种电路控制(步骤S304)。如果为时钟显示模式,则由于只要能够取得时刻信息以及最低限度的脉搏信息即可,因此执行对时钟信号进行分频的控制。在电路控制结束后,通过基于头字段信息中的跳转地址信息来从预定地址开始执行动作程序,从而开始时钟显示应用的动作(步骤S305)。在应用的开始后,使该应用作为与应用转换器不同的任务而进行动作(步骤S315)。
对于其他的动作模式也同样,处理部112加载动作程序(步骤S306、S309、S312)并实施电路控制(步骤S307、S310、S313),再基于跳转地址信息而开始各个应用的操作(步骤S308、S311、S314)。而且,在图13中,图示了作为锻炼模式而能够设定体育运动模式(常规锻炼模式)和高速体育运动模式(高负荷锻炼模式)这两个模式的示例。
在活动计量模式中,作为电路控制而实施将用于取得加速度信号的通信频道导通的控制。
在体育运动模式中,作为电路控制而实施将用于取得加速度信号、气压信号、地磁信号的通信频道设为导通的控制。此外,实施将与GNSS相关的各个部分的电源导通的控制。
在高速体育运动模式下,作为电路控制而实施将用于取得加速度信号、气压信号、地磁信号、陀螺仪信号的通信频道设为导通的控制。此外,将与GNSS相关的各个部分的电源导通。此外,也可以实施作为时钟信号而使用相对频率较高的第二时钟信号的控制。
此外,在本实施方式中,也可以通过时钟频率控制部1155而实施与动作模式相应的时钟频率的控制。时钟频率的控制例如在各个应用的动作的开始前的电路控制(步骤S304、S307、S310、S313)中被执行。在步骤S304中,处理部112对时钟频率控制部1155发出实施将内部振荡器116的振荡频率改变为相对较低的频率的控制的指示。在步骤S307中,处理部112对时钟频率控制部1155发出实施将内部振荡器116的振荡频率改变为中间的频率的控制的指示。在步骤S310、S313中,处理部112对时钟频率控制部1155发出将内部振荡器116的振荡频率变更为相对较高的频率的控制的指示。作为一个示例,在步骤S304中被设定的频率为1MHz,在步骤S307中被设定的频率为10MHz,在步骤S310中被设定的频率为16MHz,在步骤S313中被设定的频率为26MHz。
此外,在本实施方式中,作为与应用转换器不同的任务,在于步骤S315中使动作开始的应用中,也可以实施通过时钟频率控制部1155而实现的时钟频率的变更控制。例如像上述的示例那样,在通过S315而使执行被开始的应用中等待硬件中断,并在检测到中断的情况下,实施对时钟频率进行变更的控制。
返回图11并继续进行说明。处理部112在图13的应用开始处理(步骤S107)的结束后向休止状态转移并等待计时器中断(步骤S108)。然后在进入中断的情况下从休止状态复原(步骤S109),从而继续进行脉搏波检测循环(从步骤S110返回到步骤S102)。此外,在步骤S106为“是”的情况下,跳过应用启动处理,并向步骤S108转移。
虽然以上对应用了本发明的实施方式及其改变例进行了说明,但是本发明并非就此限定于各个实施方式或其改变例的,在实施阶段中,能够在不脱离发明的主旨的范围内使构成要素变形并具体化。此外,能够通过将在上述的各个实施方式或改变例中公开的多个结构要素进行适当地组合而形成各种发明。例如,可以从各个实施方式或改变例中记载的全部结构要素中删除几个结构要素。并且,也可以将在不同的实施方式或改变例中说明的结构要素实施适当的组合。此外,在说明书或附图中,至少一次与更广义或同义的不同的用语一起记载的用语不论在说明书或附图的怎样的地点处,都能够置换为该不同的用语。若如此设置,则能够在不脱离发明的主旨的范围进行各种改变或应用。
符号说明
SC…半导体芯片;PKG…封装件;FW1~FW6…固件;SE1~SE5…选择器;SM1~SMk…子模块;D1~D6、D10~D19…延迟元件;S2~S5、S11~S16…开关元件;SW0~SWn…动作程序;10…带部;12…嵌合孔;14…卡扣;15…卡扣框;16…卡止部;30…外壳部;40…传感器部;50…显示部;100…生物体信息测量装置;110…第一处理器;1111…第一接口;1112…第二接口;1113…第三接口;1114…第四接口;112…处理部;113…存储部;1131…RAM;1132…ROM;114…非易失性存储器;115…时钟信号供给部;1155…时钟频率控制部;116…内部振荡器;1161…切换时刻控制部;1162…分频电路;117…AFE;1171…放大电路;1172…滤波电路;1173…A/D转换电路;118…模拟开关;119…D/A转换电路;120…第二处理器;131…生物体传感器;1311…发光部;1312…受光部;132…身体活动传感器;133…环境传感器;140…显示部;150…通信部;160…外部振荡器;180…AFE;182…滤波电路;183…A/D转换电路;200…穿戴设备。

Claims (17)

1.一种生物体信息测量装置,其特征在于,包括:
第一处理器,其包括取得来自第一生物体传感器的生物体信号的第一接口、和取得卫星信号的第二接口;
第二处理器,其对显示部以及通信部中的至少一方进行控制,并与所述第一处理器电连接。
2.如权利要求1所述的生物体信息测量装置,其特征在于,
所述第一处理器包括处理部,所述处理部与所述第一接口以及所述第二接口连接并实施基于所述生物体信号以及所述卫星信号的处理。
3.如权利要求2所述的生物体信息测量装置,其特征在于,
所述第一处理器能够在多个动作模式中的任意一个动作模式下进行动作,
所述处理部实施基于所述生物体信号而对所述动作模式进行切换的处理。
4.如权利要求2所述的生物体信息测量装置,其特征在于,
所述第一处理器包括第三接口,所述第三接口取得来自身体活动传感器的身体活动信号,
所述处理部实施基于所述生物体信号以及所述身体活动信号中的至少一方而对所述动作模式进行切换的处理。
5.如权利要求3或4所述的生物体信息测量装置,其特征在于,
所述第一处理器包括非易失性存储器,所述非易失性存储器对与多个所述动作模式中的各个动作模式相对应的多个动作程序进行存储。
6.如权利要求5所述的生物体信息测量装置,其特征在于,
所述处理部、所述第一接口以及所述第二接口被形成在单片的半导体芯片上,
所述非易失性存储器被堆叠于所述半导体芯片上。
7.如权利要求3至6中任意一项所述的生物体信息测量装置,其特征在于,
多个所述动作模式包括时钟显示模式、活动计量模式、锻炼模式中的至少两个模式。
8.如权利要求1至7中任意一项所述的生物体信息测量装置,其特征在于,
所述第一处理器包括第四接口,所述第四接口取得来自环境传感器的环境信号。
9.如权利要求1至8中任意一项所述的生物体信息测量装置,其特征在于,
所述第一处理器进一步包括时钟信号供给部,所述时钟信号供给部被输入有多个时钟信号并对多个所述时钟信号中的被选择的时钟信号进行供给,
所述时钟信号供给部基于所述生物体信号而选择进行供给的所述时钟信号。
10.如权利要求9所述的生物体信息测量装置,其特征在于,
所述时钟信号供给部实施在启动时进行供给的所述时钟信号的选择以及在启动后的动作时进行供给的所述时钟信号的选择。
11.如权利要求9或10所述的生物体信息测量装置,其特征在于,
还包括外部振荡器,所述外部振荡器被设置在所述第一处理器的外部,
所述第一处理器包括内部振荡器,
所述时钟信号包括来自所述外部振荡器的信号和来自所述内部振荡器的信号。
12.如权利要求2至7中任意一项所述的生物体信息测量装置,其特征在于,
所述第一处理器包括时钟频率控制部,所述时钟频率控制部基于所述生物体信号、所述卫星信号以及来自环境传感器的环境信号中的至少一个而使向所述处理部供给的时钟信号的时钟频率改变。
13.如权利要求12所述的生物体信息测量装置,其特征在于,
所述第一处理器包括内部振荡器,所述内部振荡器生成所述时钟信号,
所述时钟频率控制部通过对所述内部振荡器的振荡频率进行控制而使所述时钟频率改变。
14.如权利要求13所述的生物体信息测量装置,其特征在于,
所述内部振荡器包括切换时刻控制部,在使所述时钟频率改变时,所述切换时刻控制部实施用于对所述时钟信号的毛刺产生进行抑制的切换时刻控制。
15.一种穿戴设备,其特征在于,
包括权利要求1至14中任意一项所述的生物体信息测量装置。
16.一种传感器信息处理装置,其特征在于,包括:
处理部;
接口,其取得来自生物体传感器的生物体信号;
非易失性存储器,其对与多个动作模式相对应的多个动作程序进行存储;
存储部,
所述动作程序为,基于来自所述生物体传感器的传感器信息而进行动作的程序,
从多个所述动作程序中被选择出的动作程序被加载到所述存储部中,
所述处理部根据被加载到所述存储部中的所述动作程序而进行动作。
17.如权利要求16所述的传感器信息处理装置,其特征在于,
所述处理部通过被加载到所述存储部中的所述动作程序而实施使向所述处理部供给的时钟信号的时钟频率改变的处理。
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