中级
30 分钟

用SFH 7060和PIC18F57Q43聆听您的心跳故事

您的心跳,您的指南

Heart Rate 9 Click with Curiosity Nano with PIC18F57Q43

已发布 6月 25, 2024

点击板

Heart Rate 9 Click

开发板

Curiosity Nano with PIC18F57Q43

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

PIC18F57Q43

通过我们的先进传感技术升级您的解决方案的心率监测功能 - 设计用于提供准确且一致的读数。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Heart Rate 9 Click 基于 ams OSRAM 的 SFH 7060,这是一款心率和脉搏血氧监测传感器。它利用相位分割复用技术同时测量多个信号,完全消除串扰。这种技术使用了 Microchip 的 PIC16F1779 MCU 的集成核心独立外围设备 (CIPs)。CIPs 使您能够实现低噪声反射式心率监测设计,其物料清单成本显著低于传统设计。此 Heart Rate 9 Click 板引入了 Microchip 的专有方法(以下简称“专有方法”),该方法通过伪随机二进制序列生成和相位分割复用来测量身体中的多个信号。该专有方法使用一种特殊的编码/解码方案,允许多个发光二极管(LED)同时发光,并通过单个光电二极管在接收侧调节每个光的组合光。当血液通过毛细血管时,毛细血管会扩张和扩张。其光反射指数相应地变化。这是光电容积描记图(PPM)的基础,PPM 是用于测量器官体积的方法,在这种情况下是血管。心率信号是根据 PD 元件

感应到的反射绿光的变化计算的。通过将食指放在光学传感器上,Heart Rate 6 Click 可以提供心率监测 (HRM) 读数。通过测量红色/红外光谱部分的光吸收,可以确定血液中的氧饱和度。氧饱和血液吸收更多的红光而较少吸收红外光,而不饱和血液则相反。这个事实可以用来确定血液的氧饱和度。外周毛细血管氧饱和度 (SpO2) 的百分比在健康成人中范围为 95% 到 100%。在多信号源系统(例如脉搏血氧仪中的 LED)中,每个 LED 必须共享相同的光电二极管。经典解决方案是依次打开每个光源,然后依次进行测量。每个光源都有自己的时间片,光电二极管可以在该时间片内进行测量。这种方法称为时分复用 (TDM)。同样的原理也适用于基于 TDMA 的蜂窝系统。TDM 方法的缺点是,增加更多光源的同时保持数据处理程序不变,会导致从每个源获取测量所需的时间增加。Microchip 的专有方法使用一种称为最大长

度 (ML) 序列的已知概念,这是一种伪随机二进制序列,用于生成黄金码或参考序列。然后使用相位分割复用 (PDM) 对该参考序列进行相位移,以驱动多个 LED。经过身体部位后,这些 LED 的光幅度由光电晶体管或光电二极管检测,并通过模数转换器 (ADC) 数字化。数字化的 ADC 光幅值与每个 LED 的驱动序列重新相关联。扩频技术以其噪声减轻特性和通过相同介质传递多个信号而不互相干扰的能力而闻名。因此,可以在没有相互干扰的情况下,基本上同时执行每个光吸收的测量。ams OSRAM 生产的 SFH7060 在反射封装中集成了三个绿色、一个红色、一个红外发射器和一个光电二极管。反射光传感方法在开发小型可穿戴生物传感器(如智能手表或活动追踪腕带背面的绿色光传感器)方面越来越受欢迎。

Heart Rate 9 Click top side image
Heart Rate 9 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

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
Reset
PA7
RST
NC
NC
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

Heart Rate 9 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
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
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

此库包含 Heart Rate 9 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • heartrate9_generic_write - 心率 9 数据写入功能

  • heartrate9_generic_read - 心率 9 数据读取功能

  • heartrate9_set_rst - 设置 rst 引脚状态

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 9 Click Example.
 *
 * # Description
 * This example reads and processes data from Heart Rate 9 Clicks.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes driver and wake-up module.
 *
 * ## Application Task
 * Reads the received data and logs it.
 *
 * ## Additional Function
 * - static void heartrate9_clear_app_buf ( void ) - Function clears memory of app_buf.
 * - static err_t heartrate9_process ( void ) - The general process of collecting data the module sends.
 *
 * @note
 * Data structure is:
 *  > AA;BB;CC;DD;EE; <
 * 
 *  > AA -> Data header.
 *  > BB -> Red diode.
 *  > CC -> IR diode.
 *  > DD -> Green diode.
 *  > EE -> BPM.
 *
 * @author Luka Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "heartrate9.h"

#define PROCESS_BUFFER_SIZE 200

static heartrate9_t heartrate9;
static log_t logger;

static char app_buf[ PROCESS_BUFFER_SIZE ] = { 0 };
static int32_t app_buf_len = 0;
static int32_t app_buf_cnt = 0;

/**
 * @brief Heart Rate 9 clearing application buffer.
 * @details This function clears memory of application buffer and reset it's length and counter.
 * @note None.
 */
static void heartrate9_clear_app_buf ( void );

/**
 * @brief Heart Rate 9 data reading function.
 * @details This function reads data from device and concatenates data to application buffer.
 *
 * @return @li @c  0 - Read some data.
 *         @li @c -1 - Nothing is read.
 *         @li @c -2 - Application buffer overflow.
 *
 * See #err_t definition for detailed explanation.
 * @note None.
 */
static err_t heartrate9_process ( void );

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    heartrate9_cfg_t heartrate9_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 );

    // Click initialization.
    heartrate9_cfg_setup( &heartrate9_cfg );
    HEARTRATE9_MAP_MIKROBUS( heartrate9_cfg, MIKROBUS_1 );
    err_t init_flag  = heartrate9_init( &heartrate9, &heartrate9_cfg );
    if ( init_flag == UART_ERROR ) 
    {
        log_error( &logger, " Application Init Error. " );
        log_info( &logger, " Please, run program again... " );

        for ( ; ; );
    }

    app_buf_len = 0;
    app_buf_cnt = 0;
}

void application_task ( void )
{
   heartrate9_process();

    if ( app_buf_len > 0 )
    {
        log_printf( &logger, "%s", app_buf );
        heartrate9_clear_app_buf(  );
    }
}

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;
}

static void heartrate9_clear_app_buf ( void )
{
    memset( app_buf, 0, app_buf_len );
    app_buf_len = 0;
    app_buf_cnt = 0;
}

static err_t heartrate9_process ( void )
{
    int32_t rx_size;
    char rx_buff[ PROCESS_BUFFER_SIZE ] = { 0 };

    rx_size = heartrate9_generic_read( &heartrate9, rx_buff, PROCESS_BUFFER_SIZE );

    if ( rx_size > 0 )
    {
        int32_t buf_cnt = 0;

        if ( app_buf_len + rx_size >= PROCESS_BUFFER_SIZE )
        {
           heartrate9_clear_app_buf(  );
            return -2;
        }
        else
        {
            buf_cnt = app_buf_len;
            app_buf_len += rx_size;
        }

        for ( int32_t rx_cnt = 0; rx_cnt < rx_size; rx_cnt++ )
        {
            if ( rx_buff[ rx_cnt ] != 0 )
            {
                app_buf[ ( buf_cnt + rx_cnt ) ] = rx_buff[ rx_cnt ];
            }
            else
            {
                app_buf_len--;
            }

        }
        return 0;
    }
    return -1;
}

// ------------------------------------------------------------------------ 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。