中级
30 分钟

通过使用BMD101和ATmega324P保持与您的心律连接

心血管清晰度:卓越的心电图,为更健康的您

ECG 4 Click with EasyAVR v7

已发布 6月 24, 2024

点击板

ECG 4 Click

开发板

EasyAVR v7

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

ATmega324P

提升您的心脏表现,使用我们的智能心电图(ECG)解决方案。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

ECG 4 Click基于NeuroSky的BMD101,这是一款高度集成的专用生物信号感应系统芯片(SoC),用于生产心脏监测相关的IC和应用。这款IC是该公司第三代生物传感器。它包含完整的心率(HR)和心电图(ECG)系统:模拟前端(AFE)部分包含一个非常精确且低噪声的仪器放大器(LNA),可以将心脏产生的非常微弱的生物信号放大到足以让16位ADC进行采样。这些电压脉冲自然非常弱,范围仅为几毫伏,甚至是微伏。因此,任何外部干扰都可能掩盖它们。这些干扰可能在人体内部感应到,或者是其他肌肉(如骨骼肌)活动的结果。因此,来自电极的输入信号通过多个滤波部分处理,包括模拟域(输入端的高通滤波器)和数字域(100 Hz的低通滤波器和50/60 Hz的电源噪声带通滤波器)。然而,

测量电极的正确放置对于准确读数至关重要。更多关于电极及其放置的信息可以在相关的博客文章中找到。ECG 4 Click允许使用多种类型的电极,支持不锈钢和银氯电极类型。电极用于执行心脏产生的电压的差分测量。因此,心脏只能从一个平面监测——冠状平面。然而,这对于健身、心率监测和类似应用已经足够。3.5mm电极连接器由两个TVS二极管进一步保护,防止静电放电(ESD)通过SoC和Click板™。如果电极之间存在约19至25 MΩ的阻抗,BMD101可以检测到电极的缺失,并关闭传感器。BMD101 SoC使用UART接口进行通信。UART接口的波特率为57600,具有64字节的TX FIFO。它使用8-1-1配置(1个起始位,8个数据位,1个停止位),允许与主机微控制器之外的设备通信。UART接口可以

与任何USB到UART Click配合使用,允许PC或智能手机处理和显示HR和ECG数据。关于UART接口的更多信息可以在BMD101 SoC的数据手册中找到。然而,提供的mikroSDK库提供了现成的函数,加快了软件开发过程。BMD101 SoC上有一个CS引脚,该引脚路由到mikroBUS™的CS引脚。将此引脚设置为高电平逻辑状态以激活内部电源。RESET引脚路由到mikroBUS™ RST引脚,将其设置为低电平逻辑状态将触发BMD101的重置。此Click板™只能在3.3V逻辑电压水平下运行。如果使用不同逻辑电平的MCU,必须进行适当的逻辑电压电平转换。然而,Click板™配备了包含函数和示例代码的库,可作为进一步开发的参考。

ECG 4 Click top side image
ECG 4 Click bottom side image

功能概述

开发板

EasyAVR v7 是第七代AVR开发板,专为快速开发嵌入式应用的需求而设计。它支持广泛的16位AVR微控制器,来自Microchip,并具有一系列独特功能,如强大的板载mikroProg程序员和通过USB的在线电路调试器。开发板布局合理,设计周到,使得最终用户可以在一个地方找到所有必要的元素,如开关、按钮、指示灯、连接器等。EasyAVR v7 通过每个端口的四种不同连接器,比以往更高效地连接附件板、传感器和自定义电子产品。EasyAVR v7 开发板的每个部分

都包含了使同一板块运行最高效的必要组件。一个集成的mikroProg,一个快速的USB 2.0程序员,带有mikroICD硬件在线电路调试器,提供许多有价值的编 程/调试选项和与Mikroe软件环境的无缝集成。除此之外,它还包括一个干净且调节过的开发板电源供应模块。它可以使用广泛的外部电源,包括外部12V电源供应,7-12V交流或9-15V直流通过DC连接器/螺丝端子,以及通过USB Type-B(USB-B)连接器的电源。通信选项如USB-UART和RS-232也包括在内,与

广受好评的mikroBUS™标准、三种显示选项(7段、图形和基于字符的LCD)和几种不同的DIP插座一起,覆盖了广泛的16位AVR MCU。EasyAVR v7 是Mikroe快速开发生态系统的一个组成部分。它由Mikroe软件工具原生支持,得益于大量不同的Click板™(超过一千块板),其数量每天都在增长,它涵盖了原型制作和开发的许多方面。

EasyAVR v7 horizontal image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

ATmega324P

建筑

AVR

MCU 内存 (KB)

32

硅供应商

Microchip

引脚数

40

RAM (字节)

2048

你完善了我!

配件

3线ECG/EMG电缆配有方便的3.5mm音频插孔,专为心电图记录设计。这条1米长的电缆是医疗专业人员和爱好者的实用伴侣。为了更好地配合这条电缆,您还可以使用一次性粘贴式ECG/EMG电极,每个电极尺寸为48x34mm,配有ECG/EMG电缆接口适配器。这些电极与我们的ECG/EMG电缆配合使用时,确保无缝体验,并保证可靠的ECG/EMG信号传输,用于全面的心脏监测。相信这个配置的准确性和便利性,能够轻松自信地记录心电图和肌电图。

ECG 4 Click accessories image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
Chip Reset
PA6
RST
Chip Enable
PA5
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
NC
NC
INT
UART TX
PD1
TX
UART RX
PD0
RX
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
NC
NC
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

ECG 4 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

EasyAVR v7 front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以EasyAVR v7作为您的开发板开始。

EasyAVR v7 front image hardware assembly
GNSS2 Click front image hardware assembly
GNSS2 Click complete accessories setup image hardware assembly
EasyAVR v7 Access DIP MB 1 - upright/background hardware assembly
Necto image step 2 hardware assembly
Necto image step 3 hardware assembly
Necto image step 4 hardware assembly
NECTO Compiler Selection Step Image hardware assembly
NECTO Output Selection Step Image hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
Necto DIP image step 7 hardware assembly
EasyPIC PRO v7a Display Selection Necto Step hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Necto PreFlash Image 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

该库包含ECG 4 Click驱动程序的 API。

关键功能:

  • ecg4_uart_isr - 执行UART中断例程的功能,从UART接收缓冲区读取数据并从BMD101设备进行响应

  • ecg4_enable_ldo_ctrl - 控制LDO(低压差稳压器)上电或断电的功能

  • ecg4_generic_read - 通用读取功能

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 
 * \brief Ecg4 Click example
 * 
 * # Description
 * This example reads and processes data from ECG 4 clicks.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initializes the driver, sets the driver handler and enables the click board.
 * 
 * ## Application Task  
 * Reads the received data and parses it on the USB UART if the response buffer is ready.
 * 
 * ## Additional Function
 * - ecg4_process - The general process of collecting data the module sends.
 * - plot_data - Displays raw ECG data.
 * - log_data - Displays the real time BPM heart rate.
 * - process_response - Checks the response and displays raw ECG data or heart rate (BPM).
 * - make_response - Driver handler function which stores data in the response buffer.
 * 
 * @note
 * Use the Serial Plot application for data plotting.
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "ecg4.h"
#include "string.h"

// ------------------------------------------------------------------ VARIABLES

static ecg4_t ecg4;
static log_t logger;

static uint8_t response[ 256 ];
static uint8_t row_counter;
static uint8_t row_size_cnt;

// ------------------------------------------------------- ADDITIONAL FUNCTIONS

static void ecg4_process ( void )
{
    int32_t rx_size;
    char rx_buff;
    
    rx_size = ecg4_generic_read( &ecg4, &rx_buff, 1 );

    if ( rx_size > 0 )
    { 
        ecg4_uart_isr( &ecg4, rx_buff );
    }
}

void plot_data ( int16_t plot_data )
{
    log_printf( &logger, "%d;\r\n", plot_data );
}

void log_data ( uint8_t code_val, uint8_t data_val )
{
    if ( code_val == ECG4_HEART_RATE_CODE_BYTE )
    {
        log_printf( &logger, "** Real-time Heart Rate : %d BPM **\r\n", ( int16_t ) data_val );
    }
}

void make_response ( uint8_t *op_code, uint8_t *row_size, uint8_t *rx_buff, uint8_t *row_cnt )
{
    uint8_t idx_cnt;
    
    if ( *row_cnt == 0 )
    {
        row_size_cnt = 0;
    }
    
    response[ row_size_cnt ] = *op_code;
    response[ row_size_cnt + 1 ] = *row_size;

    for ( idx_cnt = 0; idx_cnt < *row_size; idx_cnt++ )
    {
        response[ row_size_cnt + 2 + idx_cnt ] = rx_buff[ idx_cnt ];
    }
    
    row_size_cnt += ( *row_size + 2 );
    row_counter = *row_cnt;
}

void process_response( )
{
    uint8_t cnt;
    uint8_t idx_cnt;
    int16_t raw_data;
    
    idx_cnt = 0;
    
    for ( cnt = 0; cnt <= row_counter; cnt++ )
    {
        if ( response[ idx_cnt ] == ECG4_RAW_DATA_CODE_BYTE )
        {
            raw_data = response[ idx_cnt + 2 ];
            raw_data <<= 8;
            raw_data |= response[ idx_cnt + 3 ];
            
            plot_data( raw_data );
        }
        
        if ( response[ idx_cnt ] == ECG4_HEART_RATE_CODE_BYTE )
        {
            log_data( response[ idx_cnt ], response[ idx_cnt + 2 ] );
        }
        
        idx_cnt += ( response[ idx_cnt + 1 ] + 2 );
    }
}

// ------------------------------------------------------ APPLICATION FUNCTIONS

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    ecg4_cfg_t cfg;

    /** 
     * 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.

    ecg4_cfg_setup( &cfg );
    ECG4_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    ecg4_init( &ecg4, &cfg );

    ecg4.driver_hdl = make_response;
    Delay_ms( 500 );

    ecg4_module_reset ( &ecg4 );
    ecg4_enable_ldo_ctrl ( &ecg4, ECG4_ENABLE_LDO_CTRL );

    Delay_ms( 1000 );
}

void application_task ( void )
{
    ecg4_process(  );
    if ( ecg4_responseReady( &ecg4 ) )
    {
        process_response( );
    }
}

void main ( void )
{
    application_init( );

    for ( ; ; )
    {
        application_task( );
    }
}


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

额外支持

资源

喜欢这个项目吗?

'购买此套件' 按钮会直接带您进入购物车,您可以在购物车中轻松添加或移除产品。