使用 VEMD8080 和 STM32G431RB 听听你的心声。
心跳追踪器。
已发布 11月 08, 2024
点击板
Heart Rate 7 Click
开发板
Nucleo 64 with STM32G431RB MCU
编译器
NECTO Studio
微控制器单元
STM32G431RB
提供实时准确的心率测量，帮助您追踪和管理心血管健康。
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硬件概览
它是如何工作的？
Heart Rate 7 Click基于Vishay的VEMD8080光传感器，这是一个在可见光谱中具有增强灵敏度的高速光电二极管元件。Click板™还使用了两个VLMTG1400，这是Vishay专门为HRM测量应用设计的高亮度真绿色LED，提供了狭窄的绿光波长带。Heart Rate 7 Click由模拟前端和光学前端组成。模拟前端IC的主要任务是驱动LED并通过消除背景噪声和环境光的影响来调节光电二极管（PD）接收到的信号。除此之外，它还将测量转换为数字信息，供MCU使用。为了使转换准确，模拟前端设备不能引入任何伪像到读数中。Heart Rate 7 Click采用了AFE4404，这是一款集成的模拟前端（AFE）设备，用于光学心率监测和生物传感，来实现准确的测量。该IC支持多达三个切换LED和单个PD元件。PD元件的电流通过集成的跨阻放大器部分（TIA）转换为线性电压，具有可编程增益，以便AD部分进行采样，该部分具有22位ADC转换器。信号链在整个接收通道中保持完全差分，以实现良好的共模噪声抑制和来自电源的噪声。AFE IC使用I2C通信，其引脚路由到相应的mikroBUS™ I2C引脚。模拟前端IC与周期性重复操作（脉冲重复频率或PRF）一起工
作。每个周期有四个采样阶段。四个不同的读数存储在单独的24位输出寄存器中。TIA输出上还有四个滤波器，允许来自PD的脉冲通过ADC，隔离发射LED处于打开状态的时间，并在每个采样阶段切换到不同的滤波器。采样阶段由LED模式确定：两个LED模式或三个LED模式。这影响相应采样周期中脉冲的LED - LED1和LED2，或LED 1，LED 2和LED 3。但是，Heart Rate 7 Click只有2个LED，因此不应使用三个LED模式。模拟前端AFE4404 IC还包括一个DAC来取消PD的直流偏移。当TIA增益设置为较高值时，它会放大PD信号的直流分量。这个直流分量需要从信号路径中移除，以允许适当的ADC转换，因此在输入阶段使用相对于现有DC偏移的相反方向的DAC。这允许更高的PD信号放大，从而获得更多有用（交流）信号检测灵敏度。LED驱动器分别为每个通道提供6位LED电流控制。这允许在0和50mA之间有63个步骤。此范围可以扩大到100mA。标记为LED SUP的板载SMD跳线可以设置LED驱动器的供电电压。它提供了3.3V和5V之间的选择。ADC_RDY引脚为主机MCU提供中断，使其无需不断轮询传感器以获取数据。当PRF周期结
束时，此引脚设置为高逻辑电平，允许读取四个输出数据寄存器。PRF可以在每秒10到1000次样本之间变化。此引脚路由到mikroBUS™的INT引脚。AFE4404 IC可以同时内部和外部进行时钟同步。建议使用与主机MCU相同的时钟来驱动Heart Rate 7 Click，以进行精确和同步的测量。输入时钟可以高达60MHz，但IC的内部分频器必须设置为使时钟保持在4MHz至6MHz的范围内。当由内部时钟驱动时，设备以4MHz运行。默认情况下，选择外部时钟输入。时钟信号可以通过mikroBUS™的PWM引脚输入。上电后，AFE IC需要进行复位。该IC的RESETZ引脚被路由到mikroBUS™的RST引脚，使主机MCU能够对其进行复位。将此信号拉低约25µs至50µs将导致设备复位。将此引脚拉动超过200µs将使设备进入关机模式。还可以通过通过I2C设置适当寄存器中的位来复位设备。板载上拉电阻将此引脚拉到高逻辑电平。有关寄存器及其设置方法的更多信息，请参阅AFE4404 IC数据表。但是，包含的库包含了允许轻松配置和使用Heart Rate 7 Click的功能。所包含的示例（演示）应用程序演示了其功能，并可用作自定义设计的参考。
功能概述
开发板
Nucleo-64 搭载 STM32G431RB 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-M4
MCU 内存 (KB)
128
硅供应商
STMicroelectronics
引脚数
64
RAM (字节)
32k
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
从选择您的开发板和Click板™开始。以Nucleo 64 with STM32G431RB MCU作为您的开发板开始。
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 Heart rate 7 Click 驱动程序的 API。
关键功能:
heartrate7_write_reg- 心率7寄存器写入函数。heartrate7_read_reg- 心率7寄存器读取函数。heartrate7_sw_reset- 心率7软件复位函数。
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 HeartRate7 Click example
*
* # Description
* This example showcases ability for device to read Heart Rate 7 Click Board.
*
* The demo application is composed of two sections :
*
* ## Application Init
* Configures the micro controller for communication and initializes the click board.
*
* ## Application Task
* This section shows how the data is processed and sent to the MikroPlot application.
*
* @note For testing this example application SerialPlot was used.
* There you can see heart rate graphicly shown.
*
* @author Stefan Ilic
*
*/
#include "board.h"
#include "log.h"
#include "heartrate7.h"
static heartrate7_t heartrate7;
static log_t logger;
static uint32_t sensor_value;
static uint32_t time = 0;
void application_init ( void )
{
log_cfg_t log_cfg; /**< Logger config object. */
heartrate7_cfg_t heartrate7_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.
heartrate7_cfg_setup( &heartrate7_cfg );
HEARTRATE7_MAP_MIKROBUS( heartrate7_cfg, MIKROBUS_1 );
if ( I2C_MASTER_ERROR == heartrate7_init( &heartrate7, &heartrate7_cfg ) )
{
log_error( &logger, " Communication init." );
for ( ; ; );
}
if ( HEARTRATE7_ERROR == heartrate7_default_cfg ( &heartrate7 ) )
{
log_error( &logger, " Default configuration." );
for ( ; ; );
}
log_info( &logger, " Application Task " );
}
void application_task ( void )
{
sensor_value = heartrate7_get_aled1_val( &heartrate7 );
log_printf( &logger, "%lu,%lu \r\n", sensor_value, time );
time += 10;
Delay_ms( 10 );
}
void main ( void )
{
application_init( );
for ( ; ; )
{
application_task( );
}
}
// ------------------------------------------------------------------------ END
