CN210294826U - 一种全网通圆形运动手表 - Google Patents

Abstract

一种全网通圆形运动手表，包括：4G主控芯片；eMCP芯片，与4G主控芯片连接以用于提供运行内存和存储；射频RF前端芯片，与4G主控芯片连接，射频RF前端芯片连接有定位导航芯片和PA芯片，PA芯片通过PA天线卡座连接有PA天线，PA芯片与射频RF前端芯片连接以提供射频信号放大发送和接收；通讯芯片，与4G主控芯片连接以提供无线数据通讯；电源管理与音频编解码集合芯片，与4G主控芯片连接以提供电源管理功能和音频编解码功能，电源管理与音频编解码集合芯片连接有电池、喇叭和麦克风；传感器集线器，与4G主控芯片连接，传感器集线器连接有多个传感器。本实用新型支持中国移动、中国联通及中国电信的全网通频段，且能够保持在主控休眠时保持屏幕常亮。

Description

一种全网通圆形运动手表

技术领域

本实用新型涉及可穿戴智能设备领域，具体涉及一种全网通圆形运动手表。

背景技术

目前，市场上的运动手表普遍存在以下技术问题：

1、市场上的运动手表，普遍不具备4G全网通通信功能，且运动时不能接听电话和实时上传运动数据。一方面，与运动数据获取相关的传感器和射频等通话用硬件直接连接4G主控芯片，不仅硬件性能保证不了，也非常耗电。另一方面，与运动数据获取相关的传感器不停产生数据，不停上传动态数据，加大了耗电；

2、有些4G运动手表虽具备4G通信功能，但4G功耗偏高，不能长时间使用；

3、目前市场上的智能手表采用的TFT屏，在强光下看不清屏幕显示内容，而且在使用过程中，由于考虑功耗问题而不能保持屏幕常亮；

4、目前市场的手表支持传感器功能有限，即不能在运动或者特定环境下实时采集人体和环境数据。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有技术存在的上述问题，提供了一种支持中国移动、中国联通及中国电信的全网通频段的全网通圆形运动手表。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种全网通圆形运动手表，包括：

4G主控芯片；

eMCP芯片，与所述4G主控芯片连接以用于提供运行内存和存储；

射频RF前端芯片，与所述4G主控芯片连接，所述射频RF前端芯片连接有定位导航芯片和PA芯片，所述PA芯片通过PA天线卡座连接有PA天线，所述PA芯片与射频RF前端芯片连接以提供射频信号放大发送和接收；

通讯芯片，与所述4G主控芯片连接以提供无线数据通讯，所述通讯芯片通过通讯天线卡座连接有通讯天线；

电源管理与音频编解码集合芯片，与所述4G主控芯片连接以提供电源管理功能和音频编解码功能，所述电源管理与音频编解码集合芯片连接有电池、喇叭和麦克风；以及

传感器集线器，与所述4G主控芯片连接以用于提供心率、血氧、血压、温湿度的采集数据，以及提供运动姿势分析数据，所述传感器集线器连接有多个传感器。

作为本实用新型的进一步优选技术方案，所述4G主控芯片的型号为高通MSM8909低功耗4G芯片。

作为本实用新型的进一步优选技术方案，所述PA芯片同时支持2G、3G和4G信号的处理，所述PA天线同时支持2G、3G和4G信号的接收与发送。

作为本实用新型的进一步优选技术方案，所述传感器集线器的型号为STM32F429，所述传感器集线器与所述4G主控芯片采用SPI通信。

作为本实用新型的进一步优选技术方案，所述传感器集线器连接的传感器包括用于检测心率、血压、血氧的第一传感器、用于检测运动姿势的第二传感器、用于检测环境因素的第三传感器和用于电磁感应的第四传感器，所述第二传感器包括重力传感器和陀螺仪，所述第三传感器为温湿度和/或气压计传感器，所述第四传感器为磁传感器。

作为本实用新型的进一步优选技术方案，所述定位导航芯片为GPS芯片和北斗芯片集合芯片。

作为本实用新型的进一步优选技术方案，所述通讯芯片为WIFI、蓝牙和FM的三合一通讯芯片

作为本实用新型的进一步优选技术方案，所述射频RF前端芯片的型号为WTR4905，所述PA芯片的型号为RF5212A或RF5422。

作为本实用新型的进一步优选技术方案，所述4G主控芯片还外连有用于提供触摸功能的触摸屏、用于提供显示功能的AMOLED屏、用于提供摄像拍摄功能的摄像头、用于提供SIM卡功能的SIM卡座，以及按键、震动马达和USB接口。

本实用新型的全网通圆形运动手表，通过采用上述技术方案，可以达到如下有益效果：

1)采用高通MSM8909低功耗4G芯片全网通设计，该4G芯片硬件功耗对比其他硬件功耗明显要低，支持中国移动、中国联通及中国电信的全网通频段；

2)采用AMOLED屏可很好地解决在强光下很难看清屏幕的问题，本实用新型还利用AMOLED屏和主控芯片特有低功耗休眠模式，能够保持在主控休眠时保持屏幕常亮；

3)传感器集线器采用低功耗ARM芯片，连接多种传感器，可以独立运行工作，功耗低，采集人体、运动及环境相关数据，传感器集线器可在不需要主控干预情况下实时采集相关的数据，如心率/血压/血氧，运动姿态，环境温度，海拔高度等。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为本实用新型全网通圆形运动手表提供的一实施例的系统框图；

图2为传感器集线器的软件架构结构。

本实用新型目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述。较佳实施例中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等用语，仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

如图1所示，全网通圆形运动手表，其包括：

4G主控芯片，所述4G主控芯片的型号为高通MSM8909低功耗4G芯片，该芯片的硬件功耗对比其他同类型芯片的硬件功耗明显要低，并支持中国移动、中国联通和中国电信的全网通频段；

eMCP芯片，与所述4G主控芯片连接以用于提供运行内存和存储；所述eMCP芯片是结合eMMC和MCP封装而成的智慧型手机记忆体，与传统的MCP相较之下，eMCP因为有内建的NAND Flash控制晶片，可以减少主晶片运算的负担，并且管理更大容量的快闪记忆体，以外型设计来看，不论是eMCP或是eMMC内嵌式记忆体设计概念，都是为了让智慧型手机的外型厚度更薄，机壳密闭度更完整。

射频RF前端芯片，与所述4G主控芯片连接，所述射频RF前端芯片连接有定位导航芯片和PA芯片，所述PA芯片通过PA天线卡座连接有PA天线，所述PA芯片同时支持2G、3G和4G信号的处理，所述PA天线同时支持2G、3G和4G信号的接收与发送，所述PA芯片与射频RF前端芯片连接以提供射频信号放大发送和接收，所述定位导航芯片为GPS芯片和北斗芯片集合芯片，具有定位准确；

通讯芯片，与所述4G主控芯片连接以提供无线数据通讯，所述通讯芯片通过通讯天线卡座连接有通讯天线，所述通讯芯片为WIFI、蓝牙和FM的三合一通讯芯片，可自适应选择通讯方式；

电源管理与音频编解码集合芯片，与所述4G主控芯片连接以提供电源管理功能和音频编解码功能，所述电源管理与音频编解码集合芯片连接有电池、喇叭和麦克风；以及

传感器集线器(Sensor hub)，与所述4G主控芯片连接以用于提供心率、血氧、血压、温湿度的采集数据，以及提供运动姿势分析数据，所述传感器集线器连接有多个传感器。传感器集线器还具有存储功能，4G主控芯片定时和通过传感器集线器中断唤醒采集数据。

具体实施中，所述传感器集线器的型号为STM32F429，所述传感器集线器与所述4G主控芯片采用SPI通信。所述传感器集线器连接的传感器包括用于检测心率、血压、血氧的第一传感器、用于检测运动姿势的第二传感器、用于检测环境因素的第三传感器和用于电磁感应的第四传感器，第一传感器内设有多个不同类型的LED，通过不同类型的LED从而实现心率采集，血压采集和血氧采集等不同的功能，所述第二传感器包括重力传感器和陀螺仪，所述第三传感器为温湿度和/或气压计传感器，所述第四传感器为磁传感器，磁传感器用于在运动时判断方向，如东南西北。

本实施例的传感器集线器的软件架构，如图2所示，软件架构分为三部分，Free OS(也称为微内核)、Middle Ware(也称为中间软件)和Device Driver(也称为驱动软件)，其中底层的Device Driver为设备驱动，支持采集心率/血压/血氧的第一传感器，用于检测运动姿势的第二传感器、用于检测环境因素的第三传感器和用于电磁感应的第四传感器，在微内核Free OS和驱动基础上面，实现极低功耗的心率/血压/血氧采集，运动姿势分析，温湿度采集。实时保存数据到，传感器集线器定时通过与4G主控芯片连接，将数据发至4G主控芯片并同步到后台。通过传感器集线器，本运动手表可以支持多种运动模式(跑步，走路，游泳，爬山，打篮球等)和运动数据(平均速度，当前速度，平均心率，当前心率，里程，卡路里，海拔高度等)，并在检测到运动数据超出正常范围时给用户警示。

具体实施中，所述射频RF前端芯片的型号为WTR4905，所述PA芯片的型号为RF5212A或RF5422。

具体实施中，所述4G主控芯片还外连有用于提供触摸功能的触摸屏、用于提供显示功能的AMOLED屏、用于提供摄像拍摄功能的摄像头、用于提供SIM卡功能的SIM卡座，以及按键、震动马达和USB接口。采用AMOLED屏很好地解决了在强光下很难看清屏幕的问题，本设计还利用AMOLED和主控芯片特有低功耗休眠模式，能够保持在主控休眠时保持屏幕常亮。

为了让本领域的技术人员进一步理解本实用新型的技术方案，下面详细描述心率、血压、血氧的采集原理及算法：

心率测量原理和算法

该测量心率的方法就是基于物质对光的吸收原理，通过智能穿戴设备中第一传感器内的绿色LED灯搭配感光光电二极管照射血管一段时间，由于血液是红色的，它可以反射红光吸而收绿光，在心脏跳动时，血液流量增多，绿光的吸收量会随之变大；处于心脏跳动的间隙时血流会减少，吸收的绿光也会随之降低。因此，根据血液的吸光度可测量心率。

具体而言，当一定波长的光束照射到皮肤表面时，光束将通过透射或反射方式传送到光电接收器，在此过程中由于受到皮肤肌肉和血液吸收的衰减作用，检测器监测到光的强度将减弱。其中人体的皮肤、骨骼、肉、脂肪等对光的反射是固定值，而毛细血管和动静脉则在心脏的作用下随着脉搏容积不停变大变小。当心脏收缩时，外周血容量最多、光吸收量也最大，检测到的光强度最小；而在心脏舒张时，正好相反，检测到的光强度最大，使光接收器接收到的光强度随之呈脉动性变化。

本实用新型的第一传感器采用反射式光电法：第一传感器主要测量反射回来的光。这种方法测量心率的优点是非常简便，对测量部位的要求也很低，只要组织比较平滑且皮下脂肪少的的地方几乎都可以测量，比如额头、手腕。目前，大部分智能手环、智能手表等穿戴设备都采用了这种方法测量心率。而且，以智能手环或智能手表的产品形式出现也完美地解决了透射式光电法中心率监测与佩戴舒适的双重要求。

血压测量原理和算法

血压测量采用的是PWTT算法。脉搏波传递的速度与血压是直接相关的，血压高时，脉搏波传递快，反之则慢。而脉搏传递时间(PWTT)可以通过第一传感器的脉搏波信号PPG获得，再加上常规的一些身体参数(如身高，体重)可得出脉搏波传递速度，进而演算出血压值。

血氧饱和度(SpO2)算法

血红蛋白的特点是它反射和吸收光的方式。例如，Hb可吸收较多(反射较少)的可见红光，而HbO2可吸收较多(反射较少)的红外光。由于可通过比较Hb和HbO2的值来确定血氧饱和度，因此有一种测量方法就是让第一传感器内的红色LED和红外LED光穿过身体的某个部位(如手指或手腕)，然后比较这两种光的相对强度，从而通过采用测量组织反射的光强度的方法(反射式血氧定量法)。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域熟练技术人员应当理解，这些仅是举例说明，可以对本实施方式做出多种变更或修改，而不背离本实用新型的原理和实质，本实用新型的保护范围仅由所附权利要求书限定。

Claims (9)

1.一种全网通圆形运动手表，其特征在于，包括：

4G主控芯片；

eMCP芯片，与所述4G主控芯片连接以用于提供运行内存和存储；

射频RF前端芯片，与所述4G主控芯片连接，所述射频RF前端芯片连接有定位导航芯片和PA芯片，所述PA芯片通过PA天线卡座连接有PA天线，所述PA芯片与射频RF前端芯片连接以提供射频信号放大发送和接收；

通讯芯片，与所述4G主控芯片连接以提供无线数据通讯，所述通讯芯片通过通讯天线卡座连接有通讯天线；

电源管理与音频编解码集合芯片，与所述4G主控芯片连接以提供电源管理功能和音频编解码功能，所述电源管理与音频编解码集合芯片连接有电池、喇叭和麦克风；以及

传感器集线器，与所述4G主控芯片连接以用于提供心率、血氧、血压、温湿度的采集数据，以及提供运动姿势分析数据，所述传感器集线器连接有多个传感器。

2.根据权利要求1所述的全网通圆形运动手表，其特征在于，所述4G主控芯片的型号为高通MSM8909低功耗4G芯片。

3.根据权利要求1所述的全网通圆形运动手表，其特征在于，所述PA芯片同时支持2G、3G和4G信号的处理，所述PA天线同时支持2G、3G和4G信号的接收与发送。

4.根据权利要求1所述的全网通圆形运动手表，其特征在于，所述传感器集线器的型号为STM32F429，所述传感器集线器与所述4G主控芯片采用SPI通信。

5.根据权利要求4所述的全网通圆形运动手表，其特征在于，所述传感器集线器连接的传感器包括用于检测心率、血压、血氧的第一传感器、用于检测运动姿势的第二传感器、用于检测环境因素的第三传感器和用于电磁感应的第四传感器，所述第二传感器包括重力传感器和陀螺仪，所述第三传感器为温湿度和/或气压计传感器，所述第四传感器为磁传感器。

6.根据权利要求1所述的全网通圆形运动手表，其特征在于，所述定位导航芯片为GPS芯片和北斗芯片集合芯片。

7.根据权利要求1所述的全网通圆形运动手表，其特征在于，所述通讯芯片为WIFI、蓝牙和FM的三合一通讯芯片。

8.根据权利要求1所述的全网通圆形运动手表，其特征在于，所述射频RF前端芯片的型号为WTR4905，所述PA芯片的型号为RF5212A或RF5422。

9.根据权利要求1至8任一项所述的全网通圆形运动手表，其特征在于，所述4G主控芯片还外连有用于提供触摸功能的触摸屏、用于提供显示功能的AMOLED屏、用于提供摄像拍摄功能的摄像头、用于提供SIM卡功能的SIM卡座，以及按键、震动马达和USB接口。

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