开发通过手指尖进行脉搏血氧和心率读数的算法。
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硬件概览
它是如何工作的?
Heart Rate 3 Click 基于ams OSRAM的SFH7050,这是一个脉搏血氧和心率传感器。这个多芯片封装由三个发射器和一个探测器组成,有一个光障碍层用来阻止LED与探测器之间的串扰。这些发射器是指向测量对象(人类皮肤,手指)的绿色、红色和红外LED。绿色LED通常用于测量血管的扩张。由于富氧和贫氧血液对红色和红外LED光的吸收不同,因此SFH7050包含这两种LED。每个LED的峰值波长不同,但所有三个LED的半角相同,±60°。作为探测器,通过一个隔离屏障,光电二极管检测返回的光强度。如前所述,这个Click board™使用三个LED和一个光电二极管来检测返回的光强度,此外,它还包含了德州仪器的AFE4404,这是一个集成的用于光学心率监测和生物感测的模拟前端(AFE)。AFE4404包括三个LED的6
位可编程LED电流和每个LED及环境相位的TIA(跨阻放大器)输入处的单独直流偏移减法DAC,以提高传感器的精确度并消除信号噪声。还有一种方法可以在发送到BPM算法之前平均光电二极管的24位输出,以更好地取消噪声。Heart Rate 3 Click通过AFE4404上的I2C接口与主MCU通信,通过mikroBUS™插座。每当所有三个LED完成采样和转换,就会通过RDY引脚触发中断,从而避免主MCU不断轮询传感器以获取数据。当PRF(脉冲重复频率)周期结束时,此引脚被设置为高逻辑电平,允许读取四个输出数据寄存器。PRF可在每秒10到1000样本之间变化。时钟输入可以通过CLK引脚选择,因为AFE4404可以内部或外部供时钟。输入时钟可高达60MHz,但IC的内部分频器必须设置,使时钟保持在4MHz到6MHz的范围
内。当由内部时钟驱动时,设备运行在4MHz。默认情况下选择外部时钟输入。用户可以通过R5和R6电阻选择其中一个时钟选项(R5用于外部时钟模式,R6用于内部振荡器模式)。上电序列后,AFE需要复位。mikroBUS™插座的RST引脚允许主MCU复位AFE。将此引脚拉低超过200微秒会将设备置于掉电模式。AFE也可以通过I2C接口通过设置适当寄存器中的位进行复位。这个Click board™只能在3.3V逻辑电压水平下操作。使用不同逻辑电平的MCU之前,必须执行适当的逻辑电压水平转换。然而,Click board™配备了一个包含函数和示例代码的库,可作为进一步开发的参考。虽然Heart Rate 3 Click只支持3.3V逻辑电平,但板载LED SUP跳线允许您将驱动SFH7050 LED的电压设置为3.3V或5V。
功能概述
开发板
Nucleo-64 搭载 STM32G071RB 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。
微控制器概述
MCU卡片 / MCU

建筑
ARM Cortex-M0
MCU 内存 (KB)
128
硅供应商
STMicroelectronics
引脚数
64
RAM (字节)
36864
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™。
使用的MCU引脚
mikroBUS™映射器
“仔细看看!”
Click board™ 原理图

一步一步来
项目组装
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
这个库包含了Heart Rate 3 Click驱动程序的API。
关键函数:
heartrate3_check_data_ready
- 用于检查数据就绪标志的函数heartrate3_write_data
- 用于将32位数据写入寄存器的函数heartrate3_read_24bit
- 用于从寄存器读取24位值的函数
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
* \brief HeartRate3 Click example
*
* # Description
* The demo application shows reflected red, green and ir values.
*
* The demo application is composed of two sections :
*
* ## Application Init
* Initalizes click driver, resets the device, applies default settings
* and makes an initial log.
*
* ## Application Task
* This example demonstrates the use of Heart rate 3 board. It is set in default
* mode, and reads reflected red, green and ir values and displays the results
* on USART terminal.
*
* @note
* We recommend using the SerialPlot tool for data visualizing.
*
* \author Jovan Stajkovic
*
*/
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES
#include "board.h"
#include "log.h"
#include "heartrate3.h"
// ------------------------------------------------------------------ VARIABLES
static heartrate3_t heartrate3;
static log_t logger;
static uint32_t led_2;
static uint32_t aled_2;
static uint32_t led_1;
static uint32_t aled_1;
static uint32_t led_2_aled_2;
static uint32_t led_1_aled_1;
// ------------------------------------------------------ APPLICATION FUNCTIONS
void application_init ( void )
{
log_cfg_t log_cfg;
heartrate3_cfg_t heartrate3_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.
heartrate3_cfg_setup( &heartrate3_cfg );
HEARTRATE3_MAP_MIKROBUS( heartrate3_cfg, MIKROBUS_1 );
if ( I2C_MASTER_ERROR == heartrate3_init( &heartrate3, &heartrate3_cfg ) )
{
log_error( &logger, " Communication init." );
for ( ; ; );
}
log_printf( &logger, "----------------------\r\n" );
log_printf( &logger, " Heart rate 3 Click \r\n" );
log_printf( &logger, "----------------------\r\n" );
if ( HEARTRATE3_ERROR == heartrate3_default_cfg ( &heartrate3 ) )
{
log_error( &logger, " Default configuration." );
for ( ; ; );
}
log_printf( &logger, " Initialised! \r\n" );
log_printf( &logger, "----------------------\r\n" );
log_info( &logger, " Application Task " );
Delay_ms ( 100 );
}
void application_task ( void )
{
err_t error_flag = HEARTRATE3_OK;
if ( heartrate3_check_data_ready ( &heartrate3 ) )
{
error_flag |= heartrate3_read_24bit( &heartrate3, HEARTRATE3_REG_LED2VAL, &led_2 );
error_flag |= heartrate3_read_24bit( &heartrate3, HEARTRATE3_REG_ALED2VAL, &aled_2 );
error_flag |= heartrate3_read_24bit( &heartrate3, HEARTRATE3_REG_LED1VAL, &led_1 );
error_flag |= heartrate3_read_24bit( &heartrate3, HEARTRATE3_REG_ALED1VAL, &aled_1 );
error_flag |= heartrate3_read_24bit( &heartrate3, HEARTRATE3_REG_LED2_ALED2VAL, &led_2_aled_2 );
error_flag |= heartrate3_read_24bit( &heartrate3, HEARTRATE3_REG_LED1_ALED1VAL, &led_1_aled_1 );
if ( HEARTRATE3_OK == error_flag )
{
log_printf( &logger, "%lu;%lu;%lu;%lu;%lu;%lu;\r\n",
led_2, aled_2, led_1, aled_1, led_2_aled_2, led_1_aled_1 );
}
}
}
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