一、制作HXDZ-30102-EVK评估板的初衷

美信公司生产的MAX30102是一个集玻璃透光外壳,LED,PD,ADC及滤波控制电路与一体的集成式的血氧心率模块。模块集成度高,无需用户额外添加过多器件就可以直接使用MCU通过I2C数字总线来进行数据采集。也正是因为集成度高,所以模块本身的寄存器较多,设置较复杂,一般用户很难直接上手编程。而且PPG信号的有效获取和外界环境干扰、人体接触状态等因素有很大的相关性,同时脉搏波形往往不是直观显示出来,所以用户很难对血氧心率PPG信号有个感性认识,也因此往往在所有情况下使用的都是同一套配置参数,MAX30102本身的功能及优点开发认识不足。

上面这些问题可以使用HXDZ-30102-EVK评估板搭配HXDZ-30102-ACC模块(或HXDZ-30102模块)在官方的上位机软件MAX30102 EV Kit Software里解决(也可以配合MAX30101使用)。

二、使用HXDZ-30102-EVK评估板配合MAX30102芯片的优点

1.可以将所有测量数据保存为CSV文件保存在电脑里。

2.可以通过上位机软件对MAX30102全部寄存器进行配置和实验

3.可以显示脉搏波形,结果更直观。上位机软件本身带有血氧和心率算法,可以进行数据对比。

4.上位机软件可以方便被matlab调用,进行算法验证等后处理工作。

所以,HXDZ-30102-EVK评估板搭配HXDZ-30102-ACC模块(或HXDZ-30102模块)形成了一个评估平台,其适合这些人群使用:想要深入研究掌握MAX30102/MAX30101芯片的研究者;想要深入研究血氧、心率算法以及心率的运动补偿的科研教学人员。

三、HXDZ-30102-EVK评估板原理及其具体使用方法

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从上图可以看出,HXDZ-30102-ACC模块负责采集数据,并将采集到的数据通过I2C总线传给EVK板,然后EVK板实现了I2C协议和USB协议之间的通信数据格式转换,再把数据传送给PC机。PC机上的软件负责处理数据并显示脉搏波形和心率血氧数值。所以主要工作都是上位机实现的。其中最关键的两个算法SKA和PBA被封装为DLL。

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上面是上位机工作截图。右侧两个方框里是两个算法SKA和PBA的计算结果显示。左侧显示了红光和红外光的脉搏波形图,还有XYZ三个轴的加速度波形。最左侧是MAX30102的相关寄存器设置,其中采样率、采样平均值、ADC量程、各个LED发光强度这些数值均需要根据不同的应用场景,不同的人体情况来针对设置,并没有统一标准,通过多次试验可以找到一些规律,这个后面有时间单独再写一篇。

上位机软件可以将PPG信号数据和ACC信号数据保存在CSV文件中,方便使用Matlab软件进行数据后处理,做相关算法验证工作。

四、总结

使用HXDZ-30102-EVK评估板搭配HXDZ-30102-ACC模块(或HXDZ-30102模块)可以搭建一个PPG信号及运动信号的采集平台,适合用于血氧心率等研究工作,能够更好地发挥MAX30102/MAX30101的功能。