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30 分钟

通过BH1792GLC和STM32G474RE了解你的心脏

与心跳同步

Heart Rate 8 Click with Nucleo 64 with STM32G474RE MCU

已发布 11月 08, 2024

点击板

Heart Rate 8 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32G474RE MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32G474RE

通过个性化心率监测达到新的高度。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Heart rate 8 Click 基于ROHM Semiconductor的BH1792GLC,这是一款用于心率监测的单片集成传感器。该IC是一款高度集成的光学传感器,非常适合执行PPM测量。由于该传感器的大规模集成以及其低功耗,非常适合用于可穿戴的物联网设备。作为一款Click板,Heart rate 8 Click允许轻松评估和快速应用及固件开发。两颗绿色LED由BH1792GLC传感器的集成LED驱动部分驱动,具有可编程的同步测量模式,测量频率在32Hz到1024Hz之间。在这种模式下,两颗绿色LED将根据测量模式寄存器的MSR位在32Hz到1024Hz之间的不同频率下工作。这允许自动调整LED突发率以实现最佳读数。在此模式下,将执行编程数量的测量,并将读数存储在35个样本深的FIFO缓冲区中。LED电流可以从0到63 mA进行编程,为使用此模式提供了另一个控制层。收到MEAS_SYNC命令后,通过将MEAS_SYNC位设置为逻辑1来执行测量。此外,还有两种附加模式:非同步模式和单次测量模式,两

者都允许IR LED检测发射红外光的物体,如手或手指。对于IR和绿色LED,两者的电流均可编程为0到63mA。非同步模式提供固定的4Hz LED突发操作,而单次测量模式允许手动控制所有参数。在此模式下,FIFO缓冲区中不会存储数据。收到MEAS_ST命令后,通过将MEAS_ST位设置为逻辑1来执行测量。反射的光脉冲由光电二极管作为感测元件检测,并由低噪声16位A/D转换器采样。光电二极管位于两个光滤波器之后,这些滤波器仅通过520nm至560nm范围内的窄带绿色光,中心频率减少0.8倍。顶部滤波器是一个IRCUT滤波器,防止IR光的影响,而第二个滤波层只通过绿色光。这允许使用更广泛的LED颜色范围,降低了设计的总体成本。然而,Heart rate 8 Click使用了一对专用的绿色LED,其光谱响应与光学滤波器的通带特性紧密匹配。这允许使用大部分LED能量,进一步改善了功耗性能。第二个A/D转换器不滤光,允许感应IR二极管的光。当需要单独检测IR光谱时,这很有用,例如检测手指的

接近。IR LED驱动器与第二个绿色LED驱动器物理共享,但IR LED有其专用引脚。两组四个输出寄存器包含16位测量数据,形式为两个8位字,分别表示LED开启和关闭时的测量。高8位寄存器和低8位寄存器包含测量数据,可以通过标准I2C接口检索。BH1792GLC的数据手册包含正确的算法,详细描述了测量过程。然而,Click板配备了一个库,包含允许最小努力进行测量的功能。专用的可编程INT引脚可以向主机MCU发出中断信号。中断可以为几种事件触发,包括数据准备事件(测量完成)、IR阈值超过事件和FIFO缓冲区几乎满的所谓水印事件。它也可以完全禁用。INT引脚路由到mikroBUS™的INT引脚。BH1792GLC传感器所需的外部组件数量较少,为Click板上的PCA9306 IC(一个知名的I2C电平转换器)留出了足够的空间,使Heart rate 8 Click能够与许多不同的MCU接口,无论其工作逻辑电平是3.3V还是5V。

Heart Rate 8 Click top side image
Heart Rate 8 Click bottom side image

功能概述

开发板

Nucleo-64 搭载 STM32G474R 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 STM32G474RE MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

STM32G474RE front image

建筑

ARM Cortex-M4

MCU 内存 (KB)

512

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

128k

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

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
NC
NC
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
Interrupt
PC14
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
PB8
SCL
I2C Data
PB9
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

Heart Rate 8 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 STM32G474RE MCU作为您的开发板开始。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly
Nucleo 64 with STM32G474RE MCU front image hardware assembly
LTE Cat.1 6 Click 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 Compiler Selection Step Image 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

软件支持

库描述

此库包含Heart rate 8 Click驱动程序的API。

关键功能:

  • heartrate8_get_data - 功能从确定的LED数据寄存器获取所选数据

  • heartrate8_check_int - 功能检查INT引脚,是否发生中断

  • heartrate8_meas_sync - 功能执行测量同步

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 HeartRate8 Click example
 * 
 * # Description
 * This example demonstrates the use of Hearth rate 8 Click board.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Performs the device reset, after which the device configuration can be performed. The device is configured to work in Single Measurement Mode with LED pulsing.
 * The driver which is selected is driver for the GREEN LED Data.
 * 
 * ## Application Task  
 * Sends command to start measurement cycle, then waits until measurement cycle is finished.
 * When measurement cycle is done, gets LED ON and LED OFF Data for the selected LED driver (GREEN or IR LED) and performs data
 * plotting on serial plotter every 35ms.
 * 
 *
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "heartrate8.h"

// ------------------------------------------------------------------ VARIABLES

static heartrate8_t heartrate8;
static log_t logger;

static uint8_t int_check;
static uint16_t led_data_on;
static uint16_t led_data_off;
static uint32_t i;

// ------------------------------------------------------- ADDITIONAL FUNCTIONS

void plot_res( uint16_t plot_data )
{
    log_printf( &logger, "%u,%u\n", plot_data, ++i );

    if ( i == 0xFFFFFFFF )
    {
        i = 0;
    }
    Delay_ms ( 35 );
}

void log_res( )
{
    log_printf( &logger, "LED ON Data : %u      ", led_data_on );
    
    log_printf( &logger, "LED OFF Data : %u\n", led_data_off );
    
    Delay_ms ( 100 );
}

// ------------------------------------------------------ APPLICATION FUNCTIONS

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    heartrate8_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.

    heartrate8_cfg_setup( &cfg );
    HEARTRATE8_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    heartrate8_init( &heartrate8, &cfg );
    heartrate8_default_cfg( &heartrate8 );
    i = 0;
}

void application_task ( void )
{
    heartrate8_start_measure( &heartrate8 );
    
    int_check = heartrate8_check_int( &heartrate8 );
    while ( int_check != HEARTRATE8_INT_ACTIVE )
    {
        int_check = heartrate8_check_int( &heartrate8 );
    }
    
    heartrate8_get_data( &heartrate8, HEARTRATE8_GREEN_DATA_GET, &led_data_on, &led_data_off );
    plot_res( led_data_on );
    int_check = heartrate8_int_clear( &heartrate8 );
    
    Delay_ms ( 5 );
}

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

额外支持

资源

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