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通过使用BMD101和PIC18F57Q43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 Curiosity Nano with PIC18F57Q43

已发布 6月 24, 2024

点击板

ECG 4 Click

开发板

Curiosity Nano with PIC18F57Q43

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

PIC18F57Q43

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

PIC18F57Q43 Curiosity Nano 评估套件是一款尖端的硬件平台,旨在评估 PIC18-Q43 系列内的微控制器。其设计的核心是包含了功能强大的 PIC18F57Q43 微控制器(MCU),提供先进的功能和稳健的性能。这个评估套件的关键特点包括一个黄 色用户 LED 和一个响应灵敏的机械用户开关,提供无

缝的交互和测试。为一个 32.768kHz 水晶振荡器足迹提供支持,确保精准的定时能力。套件内置的调试器拥有一个绿色电源和状态 LED,使编程和调试变得直观高效。此外,增强其实用性的还有虚拟串行端口 (CDC)和一个调试 GPIO 通道(DGI GPIO),提供广泛的连接选项。该套件通过 USB 供电,拥有由

 MIC5353 LDO 调节器提供支持的可调目标电压功能,确保在 1.8V 至 5.1V 的输出电压范围内稳定运行,最大输出电流为 500mA,受环境温度和电压限制。

PIC18F57Q43 Curiosity Nano double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

PIC

MCU 内存 (KB)

128

硅供应商

Microchip

引脚数

48

RAM (字节)

8196

你完善了我!

配件

Curiosity Nano Base for Click boards 是一款多功能硬件扩展平台,专为简化 Curiosity Nano 套件与扩展板之间的集成而设计,特别针对符合 mikroBUS™ 标准的 Click 板和 Xplained Pro 扩展板。这款创新的基板(屏蔽板)提供了无缝的连接和扩展可能性,简化了实验和开发过程。主要特点包括从 Curiosity Nano 套件提供 USB 电源兼容性,以及为增强灵活性而提供的另一种外部电源输入选项。板载锂离子/锂聚合物充电器和管理电路确保电池供电应用的平稳运行,简化了使用和管理。此外,基板内置了一个固定的 3.3V 电源供应单元,专用于目标和 mikroBUS™ 电源轨,以及一个固定的 5.0V 升压转换器,专供 mikroBUS™ 插座的 5V 电源轨,为各种连接设备提供稳定的电力供应。

Curiosity Nano Base for Click boards accessories 1 image

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
PA7
RST
Chip Enable
PD4
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
PC3
TX
UART RX
PC2
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

Curiosity Nano Base for Click boards front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Curiosity Nano with PIC18F57Q43作为您的开发板开始。

Curiosity Nano Base for Click boards front image hardware assembly
Charger 27 Click front image hardware assembly
PIC18F47Q10 Curiosity Nano front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
Charger 27 Click complete accessories setup image hardware assembly
Curiosity Nano with PICXXX Access 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 image step 5 hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
PIC18F57Q43 Curiosity 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

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

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