体验我们下一代心电监测解决方案。
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硬件概览
它是如何工作的?
ECG 3 Click 配备了 MAX30003,这是一款超低功耗、单通道、集成生物电位 AFE,具备 Analog Devices 的心电图和 R-R 检测功能。ECG 3 Click 用于记录单通道心电图。电极可以通过板载的 3.5mm 插孔连接到 ECG 3 Click。ECG 3 Click 使用三电极系统,其中两个电极连接到 MAX30003 的正负差分输入(ECGP 和 ECGN 引脚),而第三个电极连接到 GND。Click 板可以与这些电缆和电极一起使用:ECG/EMG 电缆和 ECG/EMG 电极。在这种情况下,白色电极是 GND 电极。这些电压脉冲自然很弱,只有几毫伏。因此,任何干扰都可能掩盖它们,使其无法检测到。这些干扰可能在人类身体内部感应到,也可能是其他肌肉活动(如骨骼肌)的结果。MAX30003 配备了几种减少这些干扰的方法。然而,测量电极的位置对于准确读取也至关重要。MAX30003 IC 具有两个差分输入,组成单个 ECG 通道。因此,心脏只能从一个平面(冠状面)监测。然而,这对于健身、心率监测和类似应用已经足够。上述所有功能主要与调节输入信号和保护 IC 免受电压浪涌有关,因此可以使用多种类型的电极。输入配备了单极高通 (HP) EMI 滤波器,截止频率设置为 2MHz,作为对干扰的第一
道防线。一组集成的钳位二极管防止 ESD 浪涌到达 IC 并损坏它。输入通过保护串行开关与电极连接,默认情况下这些开关是关闭的。在开发您自己的应用程序时,应注意打开这些开关。然而,Click 板附带的 mikroSDK 库函数会负责正确的配置和初始化。差分输入通过集成的低噪声高阻抗仪表放大器 (IA) 进一步放大,具有固定增益。IA 部分具有另一个 HP 滤波器,有助于拒绝由骨骼肌生成的运动伪影。根据应用需求,较高的截止频率会导致 ECG 信号不太准确,但运动伪影的影响会减少更多。此频率由 MAX30003 IC 的 CAPP 和 CAPN 引脚之间的电容决定,使用 ECG 3 Click 上的 1uF 电容约为 0.04Hz。HP 截止频率的推荐范围为 0.04Hz 到 4.4Hz。在 IA 部分之后,MAX30003 集成了截止频率为 600Hz 的两极低通 (LP) 抗混叠滤波器,以确保良好的采样质量。可编程增益放大器是信号链中的下一个部分,允许最佳信号幅度到达下一个阶段 - Σ-Δ 18 位 A/D 转换器,最终通过 SPI 接口生成心率读数。MAX30003 IC 的其他功能包括自检可编程电压源和无引线检测。AFE 的关键功能之一是 R-R 间隔检测。R 波是心率信号中最高峰的一部分。两个峰之间的距离与
心率密切相关,当没有图形可用时,可以很好地了解 R 波的形状。匹配的 R-R 和 BPM 值表明 R 波非常锐利,没有不规则性。同时,BMP(每分钟的跳动次数)是平均值,而 R-R 间隔表示两个峰之间的时间。广泛的中断引擎可以从各种来源触发主 MCU,包括由于引线检测、R-R 检测、快速恢复事件、FIFO 缓冲状态等引起的中断事件。这些中断源可以在 MAX30003 IC 的中断引脚 (INTB) 上触发状态变化。此引脚为低电平有效。MAX30003 IC 需要板载振荡器提供的时钟信号。振荡器的频率为 32.768 kHz。然而,Click 板通过 mikroBUS™ 的 PWM 引脚(标记为 CLK)接受外部时钟信号。关于电压电平,ECG 3 Click 上实现了 TXB0106 IC,允许其与 3.3V 和 5V MCU 一起操作。该 IC 是 Texas Instruments 的双向电压电平转换器。这是许多不同 Click 板设计中使用的验证解决方案,将逻辑信号(SPI、中断、时钟)的电压转换为 1.8V 电平信号,这对于 MAX30003 IC 是可接受的。这允许许多不同的 MCU 与 ECG 3 Click 接口。逻辑电压选择可以通过板载 SMD 跳线标记为 PWR SEL 完成,而时钟源可以通过另一个标记为 CLK SEL 的 SMD 跳线选择。
功能概述
开发板
Nucleo 32开发板搭载STM32F031K6 MCU,提供了一种经济且灵活的平台,适用于使用32引脚封装的STM32微控制器进行实验。该开发板具有Arduino™ Nano连接性,便于通过专用扩展板进行功能扩展,并且支持mbed,使其能够无缝集成在线资源。板载集成
ST-LINK/V2-1调试器/编程器,支持通过USB重新枚举,提供三种接口:虚拟串口(Virtual Com port)、大容量存储和调试端口。该开发板的电源供应灵活,可通过USB VBUS或外部电源供电。此外,还配备了三个LED指示灯(LD1用于USB通信,LD2用于电源
指示,LD3为用户可控LED)和一个复位按钮。STM32 Nucleo-32开发板支持多种集成开发环境(IDEs),如IAR™、Keil®和基于GCC的IDE(如AC6 SW4STM32),使其成为开发人员的多功能工具。

微控制器概述
MCU卡片 / MCU

建筑
ARM Cortex-M0
MCU 内存 (KB)
32
硅供应商
STMicroelectronics
引脚数
32
RAM (字节)
4096
你完善了我!
配件
Click Shield for Nucleo-32是扩展您的开发板功能的理想选择,专为STM32 Nucleo-32引脚布局设计。Click Shield for Nucleo-32提供了两个mikroBUS™插座,可以添加来自我们不断增长的Click板™系列中的任何功能。从传感器和WiFi收发器到电机控制和音频放大器,我们应有尽有。Click Shield for Nucleo-32与STM32 Nucleo-32开发板兼容,为用户提供了一种经济且灵活的方式,使用任何STM32微控制器快速创建原型,并尝试各种性能、功耗和功能的组合。STM32 Nucleo-32开发板无需任何独立的探针,因为它集成了ST-LINK/V2-1调试器/编程器,并随附STM32全面的软件HAL库和各种打包的软件示例。这个开发平台为用户提供了一种简便且通用的方式,将STM32 Nucleo-32兼容开发板与他们喜欢的Click板™结合,应用于即将开展的项目中。
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
该库包含 ECG 3 Click 驱动程序的 API。
关键功能:
ecg3_get_ecg
- 函数从 FIFO 寄存器读取 ECG 数据ecg3_check_status
- 函数检查所需中断的状态标志ecg3_get_rtor
- 函数读取心率和 R - R 数据,并将 HR 数据计算为 BPM,将 RR 数据计算为毫秒
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 Ecg3 Click example
*
* # Description
* This click is made for ECG and HR,
* equipped with an ultra-low power, single channel, integrated biopotential AFE,
* with the ECG and R-to-R detection functionality.
*
* The demo application is composed of two sections :
*
* ## Application Init
* Initializes SPI interface and performs the all necessary configuration
* for device to work properly.
*
* ## Application Task
* Reads ECG Data every 8ms and sends this data to the serial plotter.
*
* *note:*
* Additional Functions :
* - void plot_ecg() - Sends ECG Data to the serial plotter.
* - void log_rtor() - Sends Heart Rate and R - R Data to the uart terminal.
*
* \author MikroE Team
*
*/
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES
#include "board.h"
#include "log.h"
#include "ecg3.h"
// ------------------------------------------------------------------ VARIABLES
static ecg3_t ecg3;
static log_t logger;
static uint32_t ecg_data;
static uint16_t rr_data;
static uint16_t hr_data;
static uint32_t meas_time_cnt = 0;
// ------------------------------------------------------- ADDITIONAL FUNCTIONS
void plot_ecg ( )
{
if ( ecg_data > 50000 )
{
log_printf( &logger," %lu, %lu\r\n", ecg_data, meas_time_cnt );
if ( meas_time_cnt == 0xFFFFFFFF )
{
meas_time_cnt = 0;
}
else
{
meas_time_cnt++;
}
}
Delay_ms( 8 );
}
void log_rtor ( )
{
if ( ( rr_data != 0 ) && ( hr_data != 65535 ) )
{
log_printf( &logger,"R - R Interval : %u ms\r\n", rr_data );
log_printf( &logger,"Heart Rate : %u BPM\r\n", hr_data );
}
Delay_ms( 2000 );
}
// ------------------------------------------------------ APPLICATION FUNCTIONS
void application_init ( void )
{
log_cfg_t log_cfg;
ecg3_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.
ecg3_cfg_setup( &cfg );
ECG3_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
ecg3_init( &ecg3, &cfg );
ecg3_sw_reset( &ecg3 );
ecg3_fifo_reset( &ecg3 );
Delay_ms( 100 );
ecg3_default_cfg ( &ecg3 );
Delay_ms( 300 );
}
void application_task ( void )
{
ecg3_get_ecg( &ecg3, &ecg_data );
plot_ecg( );
}
void main ( void )
{
application_init( );
for ( ; ; )
{
application_task( );
}
}
// ------------------------------------------------------------------------ END