Funpack第六期-MAX32660-EVSYS-心率计

内容介绍

Funpack第六期-MAX32660-EVSYS评估板

利用 MAX32660 + MAX30102 + OLED12864 完成了心率测量显示的任务。

硬件资料

MAX32660-EVSYS评估板

评估板最核心的是MAX32660微控制器，属于美信DARWIN产品系列，是一款超低功耗、性价比突出、集成度非常高的32位控制器。

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MAX30102

用于可穿戴健康设备的高灵敏度脉搏血氧仪和心率传感器

主要特征

- LED反射方案中提供心率监测仪和脉搏血氧仪生物传感器(光电容积法)
- 微小、5.6mm x 3.3mm x 1.55mm、14引脚光模块
- 集成玻璃盖，实现最优、可靠的性能
- 使移动设备以极低功耗工作
- 可编程采样率和LED电流，节省功耗
- 低功耗心率监测仪(< 1mW)
- 超低关断电流(0.7µA，典型值)
- 快速数据输出
- 高采样率
- 可靠的运动伪影抑制
- 高SNR
- -40°C至+85°C工作温度范围

应用/用途

- 辅助健身设备
- 智能电话
- 平板电脑
- 可穿戴设备

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SSD1306 OLED 12864

OLED 屏幕作为一种新型的显示技术，其自身可以发光，亮度，对比度高，功耗低，在当下备受追捧。

该屏幕有 I2C 和 SPI 两种接口，这里使用 SPI 接口，并且使用了 u8g2 软件包。

软件

RT-Thread

MAX32660 目前已经移植到了 RT-Thread 上，我基于 RT-Thread 的 I2C 框架来控制 MAX30102，SPI 框架来控制 ssd1306 显示屏。

心率算法

我移植了 Arduino 里的 MAX30102 软件包，对接了其用 I2C 读写寄存器的接口。

static rt_bool_t maxim_max30102_write_reg(uint8_t uch_addr, uint8_t uch_data)
{
    uint8_t buf[2];
    struct rt_i2c_msg msg;
    rt_size_t err;

    buf[0] = uch_addr;
    buf[1] = uch_data;

    msg.addr = MAX30102_ADDR;
    msg.flags = RT_I2C_WR;
    msg.buf = buf;
    msg.len = ARRAY_SIZE(buf);

    if ((err = rt_i2c_transfer(i2c_bus, &msg, 1)) != 1)
    {
        LOG_E("I2c write failed (err: %d).", err);
        return RT_FALSE;
    }

    return RT_TRUE;
}
static rt_bool_t maxim_max30102_read_reg(uint8_t uch_addr, uint8_t *data, uint16_t len)
{
    RT_ASSERT(data);

    struct rt_i2c_msg msg_buf[2];
    rt_size_t err;

    msg_buf[0].addr  = MAX30102_ADDR;
    msg_buf[0].flags = RT_I2C_WR;
    msg_buf[0].buf   = &uch_addr;
    msg_buf[0].len   = 1;

    msg_buf[1].addr  = MAX30102_ADDR;
    msg_buf[1].flags = RT_I2C_RD;
    msg_buf[1].buf   = data;
    msg_buf[1].len   = len;

    if ((err = rt_i2c_transfer(i2c_bus, msg_buf, 2)) != 2)
    {
        LOG_E("I2c read failed (err: %d).", err);
        return RT_FALSE;
    }

    return RT_TRUE;
}

然后从 MAX30102 里读出来的数据是红光强度的 AD 值，我们利用这个 AD 值进行算法处理，得到我们最终的心率值。

心率算法采用的是前项差分和动态阈值的方法，该心率算法的详细描述可参考：Maxim设计指南 | 基于前项差分和动态阈值的PPG心率测量算法。

这里列出一张我当时数据处理之后的图片，这里每一个波谷就代表一次心脏跳动。

心率算法实现不算复杂，而且我已经做了一个 sensor 软件包贡献给 RT-Thread 了，内部集成了心率算法，直接使用就行，代码仓库为：https://github.com/Jackistang/max30102_rtt。

RTC

我使用 RT-Thread 的软件 RTC 实现了时钟计数，在程序运行前设置系统时间，这里只是设置了一个初始值。

set_date(2021, 3, 21);
set_time(18, 20, 00);

然后再需要显示时钟字符串的时候，调用接口 `daytime()` 即可得到字符串。

#define DAYTIME_LEN 10
/**
 * @brief Get the format time Hour:Min:Sec from time_t.
 * @param time A pointer to timer_t.
 * @return Hour:Min:Sec format time string.
 */
char *daytime(time_t *time)
{
    static char buf[DAYTIME_LEN];
    int blank = 0, i = 0;
    char *t = ctime(time);
    while (*t != '\0' && i < DAYTIME_LEN) {
        if (*t == ' ')
            blank++;
        if (blank == 3) {
            buf[i++] = *t;
        }
        t++;
    }

    return buf;
}

now = time(NULL);
u8g2.setFont(u8g2_font_6x12_tf);
u8g2.drawStr(10, 10, daytime(&now));
u8g2.sendBuffer();

心得体会

十分感谢 Funpack 活动，感谢硬禾学堂和 Digi-Key ，我通过这期任务接触到了美信 MAX32660 这款优秀的开发板，也成功地挑战自己，利用 MAX30102 完成了心率测量的功能，收获颇多，十分感谢。

项目源代码太大，不能上传网址，所以放到网盘里了。

链接：https://pan.baidu.com/s/1wt0nK14F-82BPKIwrFFREA
提取码：5jhe
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