心电监测设备的存储优化：Nordic、TI、ST、NXP主芯片与SD NAND存储芯片的应用案例

在医疗设备领域，心电监测设备的性能提升依赖于主芯片与存储的协同工作，以及合理的 PCBA设计。米客方德将深入探讨Nordic nRF52832、TI MSP430FG4616、STM32F103C8T6、NXP LPC4337JBD144E这几款主芯片分别与对应存储芯片SD NAND（贴片式SD卡、贴片式TF卡）的组合优势，以及相关电路、PCBA 设计方案要点。

一、芯片与存储组合优势

（一）Nordic nRF52832搭配MKDV2GIL - AST

Nordic nRF52832集成 64MHz的 32位 Arm?Cortex?M4处理器，运算能力强。MKDV2GIL-AST 2Gb SLC SD NAND存储芯片在低功耗、数据存储可靠上表现出色。二者结合，在无线传输心电数据时，nRF52832 能快速处理采集到的心电信号，MKDV2GIL-AST 可高效存储数据。例如在可穿戴心电监测设备中，能实现长时间稳定存储，且凭借 nRF52832的蓝牙 5.3 多协议通信能力，方便与其他设备交互数据。

（二）TI MSP430FG4616搭配MKDV8GIL-AST

MSP430FG4616单片机与模数转换器ADS1258+INA326精密仪表放大器+OPA2335+AT29LV1024 +MKDV8GIL-AST 8Gbit SLC SD NAND存储实现心电图机系统的设计方案。

TI MSP430FG4616具有 92KB闪存、4KB SRAM、12位ADC、双通道 DAC、DMA、3个运算放大器和160段LCD的8MHz 16bit MCU。以超低功耗著称，适合对续航要求高的心电监测设备。MKDV8GIL-AST 8Gb SD NAND低功耗、存储容量较大且读写速度快。在长时间连续心电监测场景下，MSP430FG4616可降低设备功耗，延长电池使用时间，MKDV8GIL-AST则确保大量心电数据的快速可靠存储与读取，为后续分析提供数据支持。

（三）STM32F103C8T6搭配MKDV32GCL-STPA

STM32F103C8T6是一款基于ARMCortex-M3内核STM32系列的32位的微控制器，程序存储器容量是64KB，需要电压2V~3.6V。是经典的低功耗 32位 MCU，具有较高性价比，能满足基本数据处理需求，MKDV32GCL-STPA低功耗、高速读写、SMART稳定性好特性，高容量可保障数据存储安全可靠，且成本相对较低，适合大规模生产。

1. NXP LPC4337JBD144E搭配MKDV64GCL-STPA

?NXP LPC4337JBD144E是一款基于ARM Cortex-M4和ARM Cortex-M0的双核32位微控制器，适用于嵌入式应用?。该芯片的最大特点是其高性能和低功耗特性，适合需要高处理能力和长时间运行的设备。主频可达204MHz?，?存储容量?：具有1MB的闪存和136kB的SRAM，?接口?：支持Ethernet、两个USB接口、LCD接口等。

应用领域：

LPC4337JBD144E适用于多种嵌入式应用：

?工业控制?：用于工业自动化和控制系统。

?医疗设备?：适用于需要高精度计时的医疗设备。

?智能家居?：用于智能家居控制系统。

?汽车电子?：适用于汽车电子控制系统，如车载信息系统。处理能力强大，拥有丰富的外设资源。MKDV64GCL-STPA 具有低功耗、高速读写、SMART特性，存储容量大。在高端心电监测设备中，LPC4337JBD144E 可处理复杂的心电算法，MKDV64GCL-STPA能满足长时间、高分辨率心电数据的存储需求，提升设备整体性能。

（五）Nordic nRF52832搭配Sandisk闪迪、米客方德、Kioxia铠侠 micro SD卡

Nordic nRF52832的高速数据处理能力与这几款知名品牌的 micro SD卡相结合，能在不同应用场景发挥优势。Sandisk 闪迪的 micro SD卡稳定性高，在工业级心电监测设备中，可确保数据可靠存储；米客方德的产品性价比突出，适合心电贴等设备；Kioxia 铠侠的 micro SD卡读写速度快，有助于快速传输大量心电数据，满足对数据处理实时性要求高的场景。

（六）TI MSP430FG4616搭配三星、米客方德、金士顿 micro SD卡

TI MSP430FG4616的低功耗特性与这几款 micro SD卡搭配，能优化设备的整体性能。对于便携式心电监测设备，三星的产品可提供稳定存储；米客方德的卡性价比高；金士顿的高速读写能力可在设备唤醒时快速传输数据，同时结合 MSP430FG4616的低功耗优势，延长设备续航。

二、PCBA设计方案要点

（一）电源管理设计

心电监测设备通常使用电池供电，PCBA设计需优化电源管理电路。对于低功耗芯片如 TI MSP430FG4616，要设计高效的降压、稳压电路，确保芯片稳定工作的同时降低功耗。可采用 DC - DC转换器提高电源转换效率，减少能量损耗。例如，在设计使用 Nordic nRF52832的设备时，根据其工作电压范围，合理选择电源芯片，并设计储能电容，保证在芯片高负载运行时，如数据传输瞬间，能提供稳定的电源。

（二）存储电路设计

对于 SD NAND存储芯片，要确保其与主芯片的通信接口匹配，如 SPI 接口的时钟频率、数据传输时序等参数设置正确。在设计 NXP LPC4337JBD144E与 MKDV64GCL-STPA的存储电路时，需考虑芯片的高速数据传输需求，优化 PCB 布线，减少信号传输延迟和反射，保证数据存储和读取的准确性。

（三）信号处理与抗干扰设计

心电信号微弱，易受干扰。PCBA 设计中，模拟信号处理部分要与数字信号处理部分隔离，减少数字信号对模拟心电信号的干扰。采用多层 PCB 板，合理布局地线，增加屏蔽层。比如，在设计主芯片的心电监测设备时，将采集心电信号的前端模拟电路部分与后端数字处理电路部分通过地层和电源层进行隔离，同时对关键信号线进行包地处理，提高信号传输的稳定性。以下是SD NAND贴片式T卡设计时Layout参考设计：

（四）抛弃式心电贴

目前市场上著名的抛弃式心电贴，通常采用纽扣电池供电，设计为一次性使用（用完后直接丢弃），主要用于短期心脏监测。以下是具体品牌、产品及技术细节：

1. 完全抛弃式心电贴（含纽扣电池）

1. Cardiac Science MySense Heart（美国）

核心产品：

MySense Heart：FDA认证的一次性Holter监测设备，采用纽扣电池供电，可连续监测72小时，支持远程数据传输。

技术特点：

超薄贴片设计（厚度仅3mm），防水等级IPX7，支持日常活动。

内置AI算法自动检测房颤、室速等异常心律，数据通过蓝牙传输至医生端。

适用场景：

门诊患者心律失常筛查（如房颤初筛）。

术后短期监护（如心脏射频消融术后）。

2. ECG247（App Sens）（德国）

核心产品：

ECG247 Single Pack：医疗认证的无线心电贴，传感器可重复使用，但电极贴片为一次性（含纽扣电池CR-2032）。

技术特点：

电极贴片集成传感器和电池，使用后直接丢弃，传感器可重复使用5次以上。

支持7天连续监测，数据通过App实时同步至云端。

适用场景：

居家健康监测（如长新冠患者心率异常追踪）。

运动医学研究（如马拉松选手赛前心脏负荷评估）。

二、接近需求的一次性产品（非纽扣电池）

1. iRhythm ZIO Patch（美国）

核心产品：

ZIO XT/ZIO AT：FDA认证的一次性心电贴，无需电池（通过皮肤传导供电），支持14天连续监测。

技术特点：

柔性贴片设计，重量仅6克，防水等级IPX7。

数据通过蓝牙传输至云端，AI自动生成报告，医生可远程解读。

适用场景：

复杂心律失常诊断（如阵发性室上速）。

临床试验数据采集（如新药心脏安全性评估）。

2. Wellysis S-Patch EX（韩国）

核心产品：

S-Patch EX：FDA认证的超轻心电贴（9克），使用可更换纽扣电池（CR-2032），支持72小时监测。

技术特点：

可重复使用（需更换电极和电池），但部分用户选择一次性使用。

适用场景：

居家健康管理（如高血压患者心率监测）。

（五）SD卡 SMART功能（自我监测、分析和报告技术）

SD卡 SMART功能是一种自我监测、分析和报告技术（Self - Monitoring, Analysis and Reporting Technology），最初是为传统硬盘驱动器开发的，现在也应用于 SD卡等存储设备。实时监控：SD SMART功能可以在 SD卡使用过程中持续监控其性能和健康状况。动态监测和反馈Flash状态信息，如总写入数据量、坏块数、使用寿命、正常/异常掉电次数等，便于用户修正Bug，对系统做OTA升级和后续产品迭代。它能实时提供有关卡的多个关键因素的信息，通过这种实时监控，可以及时发现潜在问题或磨损迹象，以便采取预防措施，避免出现严重问题。

（六）心电贴的核心工作原理

在现代医疗科技的不断发展中，心电贴作为一种小型化、可穿戴的心电监测设备，正逐渐走进大众视野，成为守护心脏健康的得力助手。下面就为大家详细介绍一下心电贴的工作原理和产品特点。

心电贴的核心工作原理基于对生物电信号的精准检测。人体心脏跳动是一个复杂而有序的过程，每次跳动时，心肌细胞会经历去极化和复极化，这一过程会产生生物电活动。这些生物电就像心脏的 “电信号密码”，它们通过人体组织传导到体表，在体表不同部位之间形成极其微弱的电位差，通常仅在毫伏（mV）级别。

心电贴配备了多个精心设计的电极，这些电极就像敏锐的 “信号捕捉器”，与皮肤紧密贴合，能够精准地捕捉到体表的微弱电位变化，并将其转化为电信号。然而，这些初始电信号十分微弱，还夹杂着各种干扰 “噪音”，无法直接用于分析。因此，它们首先会进入心电贴内部的信号放大电路。这个放大电路如同一个信号 “放大器”，能将微弱的电信号放大到合适的强度，以便后续处理。

经过放大的信号紧接着会通过滤波电路。滤波电路就像是一个精细的 “滤网”，专门去除信号中包含的各种噪声干扰，比如常见的工频干扰（50Hz或 60Hz）以及肌电干扰等。经过这层 “滤网”过滤后，心电信号变得更加纯净，为后续准确分析奠定了基础。

经过放大和滤波处理后的心电信号，还需要进行数字化转换，变成数字信号，才能被进一步处理和存储。此时，心电贴内部的微处理器就开始发挥关键作用。微处理器如同一个智能 “分析师”，它运用特定的算法，能够精准识别出心电信号中的特征点，像 P波、QRS波群、T波等，进而计算出心率、心律等重要参数，为评估心脏健康状况提供关键数据。

心电贴最大的特点之一就是小巧轻薄，重量极轻，几乎不会给用户带来任何负担。它可以轻松粘贴在胸部等部位，就像一个隐形的 “守护者”。无论是日常工作、睡眠，还是运动健身，用户都能无感佩戴，随时随地进行心电监测，真正做到了将专业的医疗监测融入日常生活。

与传统心电图机只能进行短时间静态记录不同，心电贴具备长时间连续监测的强大功能。它可以持续记录数天甚至数周的心电数据，就像一位不知疲倦的 “健康卫士”，时刻关注着心脏的动态。这种长时间的监测对于捕捉偶发性的心律失常等心脏问题尤为重要，大大提高了疾病的检出率，让心脏问题无处遁形。