中级
20 分钟

使用 SFH 7074 和 PIC32MX795F512L 高精度监测心率和生命体征

用于心率和生命体征监测的生物监测传感解决方案

Heart Rate 13 Click with Explorer 16/32 development board

已发布 2月 26, 2025

点击板

Heart Rate 13 Click

开发板

Explorer 16/32 development board

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

PIC32MX795F512L

实时心率和生命体征监测,非常适用于可穿戴设备、物联网项目和医疗应用

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Heart Rate 13 Click 基于 ams OSRAM 的 SFH 7074,这是一款高性能生物监测传感器,专为精确可靠的生命体征监测而设计。该传感器针对光电容积脉搏波(PPG)应用进行了优化,能够提供强大且精确的光学信号,同时通过集成光屏障将光学串扰的影响降至最低。此外,SFH 7074 符合严格的 ESD 保护标准(符合 ANSI/ESDA/JEDEC JS-001 HBM 1.5 kV),确保其在各种工作环境中的稳健性。由于其先进的设计,该传感器广泛用于数字诊断应用,如可穿戴设备、健身追踪器和医疗诊断设备,可实现准确的心率、血氧饱和度等生物特征测量。Heart Rate 13 Click 集成了 Analog Devices 的 ADPD1080,这是一款光度前端,确保最佳信号处理和高测量精度。该前

端专用于处理 SFH 7074 接收的光学信号,包含 14 位模数转换器(ADC)和 20 位突发累加器,可对检测到的生物数据进行精确数字转换。ADPD1080 控制传感器的发光二极管(LED),通过刺激并捕获反射光信号来生成精确读数。该光学前端的关键优势在于其内置信号处理能力,无需外部光学滤波器或直流偏移消除电路。它能抑制信号偏移并减少由环境光源调制干扰引起的信号损坏,确保生物测量数据的稳定性和可靠性。该 Click 板通过 ADPD1080 的标准 I2C 接口与主 MCU 进行通信,工作电压为 1.8V。此外,它还配备了两个通用 I/O 引脚(IO0 和 IO1),连接至默认 mikroBUS™ 插座的 PWM 和 INT 位置,可用作中断源,并提供多种时钟选项,使其在应用设计和

不同处理平台的集成上具有更大的灵活性。SFH 7074 采用 3.3V 供电,不需要特定的上电顺序。然而,ADPD1080 光度前端的模拟和数字核心需要 1.8V 供电才能正常运行。为满足这一要求,Heart Rate 13 Click 集成了一款低压差(LDO)稳压器 BH18PB1WHFV,将 3.3V mikroBUS™ 电源轨转换为稳定的 1.8V 供电,以确保 ADPD1080 的正常运行。该 Click 板仅支持 3.3V 逻辑电压,在使用不同逻辑电平的 MCU 之前,必须执行适当的电压电平转换。此外,该 Click 板配备了包含易于使用的函数和示例代码的库,可作为进一步开发的参考。

Heart Rate 13 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Explorer 16/32 开发板是一款灵活方便的开发、演示和测试平台,适用于 Microchip Technology 的 16 位 PIC24 MCU、dsPIC® DSC 和 32 位 PIC32 MCU。该板提供了开发和调试完整嵌入式应用所需的所有硬件。该板接受为 Explorer 16 或 Explorer 16/32 开发板设计的处理器插件模块(PIM),便于设备更换。除了板载提供的硬件功能外,还可以通过使用 PICtail™ Plus 女儿卡和 mikroBUS™ 配件板来扩展

硬件。与集成的 PICkit™-On-Board (PKOB) 和 MPLAB ICD 在线电路调试器的实时调试设施结合使用,可以加快应用程序的评估和原型制作。这款开发板支持所有 Explorer PIM,但并非所有 PIM 都由 PKOB 支持。要检查支持和不支持的 PIM 列表,请参考 PICkit™ On-Board 3 (PKOB3) 支持列表。对于不在 PKOB3 支持列表上的 PIM,使用 JP1 或 J14 连接 器通过新一代编程工具对设备进行编程。Explorer

 16/32 开发板仅提供主板,允许自定义其他必要组件。根据所考虑的 MCU 和 DSC,从广泛的处理器插件模块中选择您的 PIM。这款板是从经典的 Explorer 16 迁移到新的 Explorer 16/32 平台的客户的最佳选择,同时所有必要的附加组件,如处理器插件模块和 PICtail™ Plus 女儿板,已经可用。

Explorer 16/32 double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

PIC32

MCU 内存 (KB)

512

硅供应商

Microchip

引脚数

100

RAM (字节)

131072

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
NC
NC
RST
ID COMM
PG9
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
General-Purpose I/O 0
PD0
PWM
General-Purpose I/O 1
PA15
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
PA14
SCL
I2C Data
PA15
SDA
NC
NC
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

Heart Rate 13 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Explorer 16/32 front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Explorer 16/32 development board作为您的开发板开始。

Explorer 16/32 front image hardware assembly
GNSS2 Click front image hardware assembly
PIM for PIC32MZ2048EFH100 front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
GNSS2 Click complete accessories setup image hardware assembly
Board mapper by product8 hardware assembly
Necto image step 2 hardware assembly
Necto image step 3 hardware assembly
Necto image step 4 hardware assembly
Necto image step 5 hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
Explorer 16/32 MCU Step hardware assembly
Necto No Display image step 8 hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Debug Image Necto Step hardware assembly

实时跟踪您的结果

应用程序输出

1. 应用程序输出 - 在调试模式下,“应用程序输出”窗口支持实时数据监控,直接提供执行结果的可视化。请按照提供的教程正确配置环境,以确保数据正确显示。

2. UART 终端 - 使用UART Terminal通过USB to UART converter监视数据传输,实现Click board™与开发系统之间的直接通信。请根据项目需求配置波特率和其他串行设置,以确保正常运行。有关分步设置说明,请参考提供的教程

3. Plot 输出 - Plot功能提供了一种强大的方式来可视化实时传感器数据,使趋势分析、调试和多个数据点的对比变得更加直观。要正确设置,请按照提供的教程,其中包含使用Plot功能显示Click board™读数的分步示例。在代码中使用Plot功能时,请使用以下函数:plot(insert_graph_name, variable_name);。这是一个通用格式,用户需要将“insert_graph_name”替换为实际图表名称,并将“variable_name”替换为要显示的参数。

软件支持

库描述

Heart Rate 13 Click 演示应用程序使用 NECTO Studio开发,确保与 mikroSDK 的开源库和工具兼容。该演示设计为即插即用,可与所有具有 mikroBUS™ 插座的 开发板、入门板和 mikromedia 板完全兼容,用于快速实现和测试。

示例描述
本示例演示如何使用 Heart Rate 13 Click 读取和显示 PPG(光体积脉搏波)测量数据,并在 SerialPlot 应用程序 上进行可视化。

关键功能:

  • heartrate13_cfg_setup - 配置对象初始化函数。

  • heartrate13_init - 初始化函数。

  • heartrate13_default_cfg - Click 默认配置函数。

  • heartrate13_get_pd_data - 等待数据就绪中断,然后从 PD1、PD2 和 PD3 光电二极管 读取数据。

  • heartrate13_set_mode - 设置设备的工作模式。

  • heartrate13_sw_reset - 执行设备的软件复位。

应用初始化
初始化驱动程序,并执行 Click 板™ 的默认配置 以进行心率测量。

应用任务
等待数据就绪中断,然后读取 PPG 测量数据,并在 USB UART(SerialPlot) 上显示。

开源

代码示例

完整的应用程序代码和一个现成的项目可以通过NECTO Studio包管理器直接安装到NECTO Studio 应用程序代码也可以在MIKROE的GitHub账户中找到。

/*!
 * @file main.c
 * @brief Heart Rate 13 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of Heart Rate 13 Click board by reading and displaying
 * the PPG measurements which can be visualized on the SerialPlot application.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and performs the Click default configuration for heart rate measurement.
 *
 * ## Application Task
 * Waits for the data ready interrupt, then reads the PPG measurements and displays it on the
 * USB UART (SerialPlot).
 *
 * @note
 * We recommend using the SerialPlot tool for data visualizing.
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "heartrate13.h"

static heartrate13_t heartrate13;
static log_t logger;

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    heartrate13_cfg_t heartrate13_cfg;  /**< Click config object. */

    /** 
     * Logger initialization.
     * Default baud rate: 115200
     * Default log level: LOG_LEVEL_DEBUG
     * @note If USB_UART_RX and USB_UART_TX 
     * are defined as HAL_PIN_NC, you will 
     * need to define them manually for log to work. 
     * See @b LOG_MAP_USB_UART macro definition for detailed explanation.
     */
    LOG_MAP_USB_UART( log_cfg );
    log_init( &logger, &log_cfg );
    log_info( &logger, " Application Init " );

    // Click initialization.
    heartrate13_cfg_setup( &heartrate13_cfg );
    HEARTRATE13_MAP_MIKROBUS( heartrate13_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( I2C_MASTER_ERROR == heartrate13_init( &heartrate13, &heartrate13_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    if ( HEARTRATE13_ERROR == heartrate13_default_cfg ( &heartrate13 ) )
    {
        log_error( &logger, " Default configuration." );
        for ( ; ; );
    }
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
    heartrate13_pd_data_t pd_data;
    if ( HEARTRATE13_OK == heartrate13_get_pd_data ( &heartrate13, &pd_data ) )
    {
        log_printf ( &logger, "%u\r\n", pd_data.pd3 );
    }
}

int main ( void ) 
{
    /* Do not remove this line or clock might not be set correctly. */
    #ifdef PREINIT_SUPPORTED
    preinit();
    #endif
    
    application_init( );
    
    for ( ; ; ) 
    {
        application_task( );
    }

    return 0;
}

// ------------------------------------------------------------------------ END

额外支持

资源

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