HarmonyOS 基于LYEVK-3861开发心率和血氧检测原创精华

深开鸿

发布于 2021-8-20 08:50

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前言

由于本人爱好爬山，去过很多高海拔的地方，每次出行都会携带心率和血氧检测仪。其实很多人对高反不是很了解。高反，是人体在缺氧情况下，对环境的不适应。人体在一定氧气的情况下可以很舒服的呼吸，但是高原因为海拔高，气压低，空气干燥，供给的氧气稀薄，使得人体的机能无法正常工作，就会出现呕吐、头晕头疼、流鼻血、浮肿的各种情况。

海拔高度一般达到2700米，就会有高原反应。

海拔高度（米） 为0海拔含氧量的%

海拔	空气含氧量
0	100
100	99.2
1000	92.4
2000	84.7
3000	77.1
4000	69.5
5000	61.8
6000	54

那我们如何去判断自己是否有高反呢？

可以通过血氧饱和度来判定，当我们血氧饱和度低于80%的时候就会有高原反应了。

血氧：是指血液中的氧气，人体正常血氧饱和度为95%以上。血液中含氧量越高，人的新陈代谢就越好。当然血氧含量高并不是一个好的现象，人体内的血氧都是有一定的饱和度，过低会造成机体供氧不足，过高会导致体内细胞老化。

本次内容讲解基于LYEVK-3861开发板完成一个简单的心率和血氧检测，来检查身体的状态。主要测量HR-心率、SaO2-血氧。

效果演示

HarmonyOS 基于LYEVK-3861开发心率和血氧检测-鸿蒙开发者社区

环境准备

1、开发环境、编译环境搭建，参考官方文档，此处不在赘述。参考链接如下：

Window开发环境
 Ubuntu编译环境

2、OpenHarmony 2.0 Canary源码源码获取，参考：

源码获取说明
 镜像全量下载

3、LYEVK-3861 IoT物联网开发板套件：

LYEVK-3861开发板

开发调试

1、基础介绍

血氧检测传感器选用的是MAX30102，其大致的工作原理将RED/IR 光射向皮肤，透过皮肤组织反射回的光被光敏传感器接受并转换成电信号，再经过AD转换成数字信号。简化过程：光–> 电 --> 数字信号，然后将数字信号通过I2C与主控交互。

本次实验使用的是GPIO模拟I2C通信，I2C协议规定在总线上出现起始信号start后，若SCL在高电平期间SDA保持电平不变，则SDA的状态表示有效数据(data valid)。在传输数据时SDA的改变必须只能发生在SCL为低电平期间，每一bit数据有1个时钟脉冲时长，I2C串行总线上的数据传输时序如下图所示
HarmonyOS 基于LYEVK-3861开发心率和血氧检测-鸿蒙开发者社区

I2C协议规定每个被寻址设备在接收1字节数据后都必须向发送字节的设备发送应答(ACK)信号，确认的器件必须在应答时钟脉冲期间下拉SDA线，使得SDA线在应答相关时钟脉冲SCL为高电平期间稳定为低电平。

I2C协议规定与ACK信号相反的信号为非应答(not ACK)信号。在主器件从从器件中读取数据时，主器件必须在读取的最后1字节数据后在SDA总线上产生not ACK信号以示意从器件停止发送数据。not ACK信号是在SCL为高电平期间保持SDA也为高电平。

根据时序图，用GPIO模拟IIC通信，

2、开始调试

先用GPIO模拟初始化IIC

void IIC_Init(void){	
    GpioInit(); 
    IoSetFunc(PIN_SCL, WIFI_IOT_IO_FUNC_GPIO_10_GPIO);// SCL
	GpioSetDir(PIN_SCL, WIFI_IOT_GPIO_DIR_OUT);

	IoSetFunc(PIN_SDA, WIFI_IOT_IO_FUNC_GPIO_11_GPIO);// SDA
	GpioSetDir(PIN_SDA, WIFI_IOT_GPIO_DIR_OUT);
	IIC_SCL(1);
	IIC_SDA(1);
	
	IoSetFunc(PIN_INT, WIFI_IOT_IO_FUNC_GPIO_8_GPIO);// INT
	GpioSetDir(PIN_INT, WIFI_IOT_GPIO_DIR_IN);
}

用GPIO模拟IIC起始信号

void IIC_Start(void){
	SDA_OUT();     //sda线输出
	IIC_SDA(1);	  	  
	IIC_SCL(1);
	delay_us(4);
 	IIC_SDA(0);//START:when CLK is high,DATA change form high to low 
	delay_us(4);
	IIC_SCL(0);//钳住I2C总线，准备发送或接收数据 
}

用GPIO模拟IIC停止信号

void IIC_Stop(void){
	SDA_OUT();//sda线输出
	IIC_SCL(0);
	IIC_SDA(0);//STOP:when CLK is high DATA change form low to high
 	delay_us(4);
	IIC_SCL(1); 
	IIC_SDA(1);//发送I2C总线结束信号
	delay_us(4);							   	
}

用GPIO模拟产生ACK应答信号

void IIC_Ack(void){
	IIC_SCL(0);
	SDA_OUT();
	IIC_SDA(0);
	delay_us(2);
	IIC_SCL(1);
	delay_us(2);
	IIC_SCL(0);
}

用GPIO模拟产生not ACK应答

void IIC_NAck(void){
	IIC_SCL(0);
	SDA_OUT();
	IIC_SDA(1);
	delay_us(2);
	IIC_SCL(1);
	delay_us(2);
	IIC_SCL(0);
}

用GPIO模拟等待应答信号，如果返回值是1，则接受应答失败，如果返回值是0，则接受应答成功

u8 IIC_Wait_Ack(void){
	u8 ucErrTime=0;
	SDA_IN();      //SDA设置为输入  
	IIC_SDA(1);delay_us(1);	   
	IIC_SCL(1);delay_us(1);	 
	
	#if 1
	while(READ_SDA){
		ucErrTime++;
		if(ucErrTime>250)
		{
			IIC_Stop();
			//printf("IIC_Wait_Ack erro\r\n");
			return 1;
		}
	}
	#else
	ucErrTime++;
	delay_us(3);
	
	#endif
	IIC_SCL(0);//时钟输出0 	   
	return 0;  
}

发送数据的实现

void IIC_Send_Byte(u8 txd){                        
    u8 t;   
    SDA_OUT(); 	    
    IIC_SCL(0);//拉低时钟开始数据传输
    
    for(t=0;t<8;t++){              
        IIC_SDA((txd&0x80)>>7);
        txd<<=1; 	  
    	delay_us(2);   //对TEA5767这三个延时都是必须的
    	IIC_SCL(1);
    	delay_us(2); 
    	IIC_SCL(0);	
    	delay_us(2);
    }	 
}

IIC发送一个字节，返回从机有无应答，返回值是1时有应答，返回值是0时无应答

u8 IIC_Read_Byte(unsigned char ack){
	unsigned char i,receive=0;
	SDA_IN();//SDA设置为输入
	for(i=0;i<8;i++ ){
	    IIC_SCL(0); 
	    delay_us(2);
		IIC_SCL(1);
	    receive<<=1;
	    if(READ_SDA)receive++;   
		delay_us(1); 
	}	
    
	if (!ack)
	    IIC_NAck();//发送nACK
	else
	    IIC_Ack(); //发送ACK   
	return receive;
}

读1个字节，ack=1时，发送ACK，ack=0时，发送nACK
在主函数里初始化IIC，再初始化芯片里的相关寄存器
HarmonyOS 基于LYEVK-3861开发心率和血氧检测-鸿蒙开发者社区
在max30102.c里按照芯片规格书，通过模拟的IIC对寄存器进行读取，再调用下芯片原厂提供的算法，将采集到的值输出在显示屏上