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30 分钟

使用 AD8232 和 STM32F410RB 监测您的心脏活动

心电图 - 您健康的窗口

ECG 5 Click with Nucleo 64 with STM32F410RB MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

ECG 5 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32F410RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F410RB

为运动员和健身爱好者提供完美解决方案,提供运动过程中心率变异的高级监测和分析。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

ECG 5 Click基于Analog Devices的集成心率监测前端AD8232。该IC面向可穿戴设备和电池操作的应用。心率脉冲自然较弱,仅为几毫伏,甚至微伏。因此,任何外部干扰都可能掩盖它们。干扰可能是在人体内自身引起的,也可能是由于其他肌肉(例如骨骼肌)的活动而产生的。因此,来自电极的输入信号经过几个滤波部分处理,直到放大到适合采样的值。然而,正确放置测量电极对于准确读数至关重要。ECG 5 Click配备了一个连接三个电极的3.5毫米插孔连接器。其中一个电极是所谓的右腿驱动电极(RLD),用于将患者的身体设置为与系统的其余部分相同的电位。此外,它还用于减少由于人体充当天线(从电网中拾取50/60Hz的嗡嗡声)产生的噪音。与集成的2

极高通和射频干扰滤波部分一起,IC有效地降低了整个系统的噪音。导联脱落检测对于准确的心电图测量非常重要。因此,该IC配备了专用的LOD引脚,当任何电极缺失时,将设置为高逻辑电平。导联脱落电路是一个比较器,确保身体保持在距离正电源0.5V的范围内。通过具有两个单独LOD引脚,可以确定可能缺失的确切电极。在DC导联脱落检测模式下,所有三个电极必须连接。LOD+路由到mikroBUS™的INT引脚,而LOD-路由到mikroBUS™的PWM引脚。在这个Click board™上,引脚分别标记为LO+和LO-。由于AD8232 IC内的信号滤波,连接的电极的稳定时间可能太长。因此,此IC具有快速恢复选项(ECG 5 click上的FR引脚拉到高逻辑电

平),它动态地将截止频率设置为更高的值,加快了稳定时间,可能在几秒钟的数量级内(例如,当连接电极时)。该IC可以进入低功耗模式。如果将SDN引脚拉到低逻辑电平,则IC将进入待机模式,大大降低功耗。利用LOD引脚,MCU可以被编程为与AD8232一起进入待机模式,这对于电池供电的应用非常理想。SDN引脚路由到mikroBUS™的CS引脚,并标记为SDN。AD8232的OUT引脚路由到mikroBUS™的AN引脚。它提供了来自电极的放大和滤波信号,可以直接用于主机MCU的A/D外设。AD8232可以驱动电阻性和电容性负载,因此不需要额外的缓冲IC。此外,ECG 5 click还配备了一个标记为ECG的LED,可用作输出信号的视觉指示器。

ECG 5 Click top side image
ECG 5 Click bottom side image

功能概述

开发板

Nucleo-64 搭载 STM32F410RB MCU 提供了一种经济高效且灵活的平台,供开发者探索新想法并原型设计他们的项目。该板利用 STM32 微控制器的多功能性,使用户能够为他们的项目选择最佳的性能与功耗平衡。它配备了 LQFP64 封装的 STM32 微控制器,并包含了如用户 LED(同时作为 ARDUINO® 信号)、用户和复位按钮,以及 32.768kHz 晶体振荡器用于精确的计时操作等基本组件。Nucleo-64 板设计考虑到扩展性和灵活性,它特有的 ARDUINO® Uno

V3 扩展连接器和 ST morpho 扩展引脚头,提供了对 STM32 I/O 的完全访问,以实现全面的项目整合。电源供应选项灵活,支持 ST-LINK USB VBUS 或外部电源,确保在各种开发环境中的适应性。该板还配备了一个具有 USB 重枚举功能的板载 ST-LINK 调试器/编程器,简化了编程和调试过程。此外,该板设计旨在简化高级开发,它的外部 SMPS 为 Vcore 逻辑供电提供高效支持,支持 USB 设备全速或 USB SNK/UFP 全速,并内置加密功能,提升了项目的功效

和安全性。通过外部 SMPS 实验的专用连接器、 用于  ST-LINK 的 USB 连接器以及 MIPI® 调试连接器,提供了更多的硬件接口和实验可能性。开发者将通过 STM32Cube MCU Package 提供的全面免费软件库和示例得到广泛支持。这些,加上与多种集成开发环境(IDE)的兼容性,包括 IAR Embedded Workbench®、MDK-ARM 和 STM32CubeIDE,确保了流畅且高效的开发体验,使用户能够充分利用 Nucleo-64 板在他们的项目中的能力。

Nucleo 64 with STM32C031C6 MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M4

MCU 内存 (KB)

128

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

32768

你完善了我!

配件

Click Shield for Nucleo-64 配备了两个专有的 mikroBUS™ 插座,使得所有的 Click board™ 设备都可以轻松地与 STM32 Nucleo-64 开发板连接。这样,Mikroe 允许其用户从不断增长的 Click boards™ 范围中添加任何功能,如 WiFi、GSM、GPS、蓝牙、ZigBee、环境传感器、LED、语音识别、电机控制、运动传感器等。您可以使用超过 1537 个 Click boards™,这些 Click boards™ 可以堆叠和集成。STM32 Nucleo-64 开发板基于 64 引脚封装的微控制器,采用 32 位 MCU,配备 ARM Cortex M4 处理器,运行速度为 84MHz,具有 512Kb Flash 和 96KB SRAM,分为两个区域,顶部区域代表 ST-Link/V2 调试器和编程器,而底部区域是一个实际的开发板。通过 USB 连接方便地控制和供电这些板子,以便直接对 Nucleo-64 开发板进行编程和高效调试,其中还需要额外的 USB 线连接到板子上的 USB 迷你接口。大多数 STM32 微控制器引脚都连接到了板子左右边缘的 IO 引脚上,然后连接到两个现有的 mikroBUS™ 插座上。该 Click Shield 还有几个开关,用于选择 mikroBUS™ 插座上模拟信号的逻辑电平和 mikroBUS™ 插座本身的逻辑电压电平。此外,用户还可以通过现有的双向电平转换器,使用任何 Click board™,无论 Click board™ 是否在 3.3V 或 5V 逻辑电压电平下运行。一旦将 STM32 Nucleo-64 开发板与我们的 Click Shield for Nucleo-64 连接,您就可以访问数百个工作于 3.3V 或 5V 逻辑电压电平的 Click boards™。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image

3线ECG/EMG电缆配备方便的3.5毫米耳机插头,专为心电图记录而设计。这根1米长的电缆是医疗专业人员和爱好者的实用伴侣。为了补充这根电缆,您还可以使用单次使用的粘贴式ECG/EMG电极,尺寸为48x34毫米,每个电极都配备有一个ECG/EMG电缆插头适配器。这些电极在与我们的ECG/EMG电缆配对时保证了无缝的体验,并确保可靠的ECG/EMG信号传输,用于全面的心脏监测。相信这个设置的准确性和便利性,自信地轻松记录心电图和肌电图。

ECG 5 Click accessories image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Analog Output
PC0
AN
NC
NC
RST
Chip Enable
PB12
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Lead-off detection for IN-
PC8
PWM
Lead-off detection for IN+
PC14
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
NC
NC
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

ECG 5 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Nucleo 64 with STM32F410RB MCU作为您的开发板开始。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly
Nucleo 64 with STM32F401RE MCU front image hardware assembly
LTE IoT 5 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
LTE IoT 5 Click complete accessories setup image hardware assembly
Nucleo-64 with STM32XXX MCU Access MB 1 Mini B Conn - 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
Clicker 4 for STM32F4 HA 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 5 Click驱动程序的 API。

关键功能:

  • ecg5_setMode - 设置模式函数

  • ecg5_check_lod_negative - 检查LOD-函数

  • ecg5_check_lod_positive - 检查LOD+函数

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 ECG 5 Click Example.
 *
 * # Description
 * This is an example which demonstrates the use of ECG 5 Click board.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes ADC and GPIO.
 *
 * ## Application Task
 * Reads ADC value and sends results on serial plotter every 5 ms.
 *
 * @author Stefan Ilic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "ecg5.h"

static ecg5_t ecg5;   /**< ECG 5 Click driver object. */
static log_t logger;    /**< Logger object. */
static uint32_t time;

void application_init ( void ) {
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    ecg5_cfg_t ecg5_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.
    ecg5_cfg_setup( &ecg5_cfg );
    ECG5_MAP_MIKROBUS( ecg5_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( ADC_ERROR == ecg5_init( &ecg5, &ecg5_cfg ) ) {
        log_error( &logger, " Application Init Error. " );
        log_info( &logger, " Please, run program again... " );

        for ( ; ; );
    }
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) {
    uint16_t ecg5_an = 0;
    if ( ADC_SUCCESS == ecg5_read_an_pin_value( &ecg5, &ecg5_an ) ) {
        log_printf( &logger, " %u,%lu\r\n ", ecg5_an, time );
    }
    time += 5;
    Delay_ms( 5 );
}

void main ( void ) {
    application_init( );

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

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

额外支持

资源

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