HXDZ-30102-EVK评估板的用法及特点

本文介绍了HXDZ-30102-EVK评估板与HXDZ-30102-ACC模块的组合使用方法。该平台适用于血氧心率的研究工作,能充分发挥MAX30102/MAX30101的功能,支持数据保存、算法验证等功能。

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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

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。

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。

一般描述 MAX30102是一款集成式脉搏血氧仪心率监测模块。 它包 括内部LED,光电探测器,光学元件以及环境光抑制的低 噪声电子元件。 MAX30102提供了一个完整的系统解决方 案,以简化移动设备可穿戴设备的设计过程。 MAX30102采用1.8V单电源供电,内部LED采用独立的5.0V 电源供电。 通讯采用标准I2C兼容接口。 该模块可以通过 零电流软件关闭,使电源轨始终保持供电状态。 应用 ● 可穿戴设备 ● 健身助理设备 优点特点 ● LED反射式解决方案中的心率监测器脉搏血氧仪 传感器 ● 小巧的5.6mm x 3.3mm x 1.55mm 14引脚光学模块 • 集成的盖玻片提供最佳,稳定的性能 ● 移动设备的超低功耗操作 • 可编程采样率LED电流以节省电力 • 低功耗心率监测器(<1mW) • 超低关断电流(0.7μA,典型值) ● 快速的数据输出能力 • 高采样率 ● 强大的运动神器弹性 • 高信噪比 ● -40°C至+ 85°C工作温度范围 订购信息出现在数据表的末尾。 系统图 应用 硬件框架 DRIVER 19-7740; Rev 0; 9/15 MAX30102 High-Sensitivity Pulse Oximeter and Heart-Rate Sensor for Wearable Health www.maximintegrated.com Maxim Integrated │ 2 绝对最大额定值 VDD到 GND ............................................ ........ .....- 0.3V至+ 2.2V GND到 PGND ............................................... .... ...- 0.3V至+ 0.3V X_DRV,VLED +至 PGND ......................................- 0.3V至+ 6.0V 所有其他引脚接 GND ..........................................- 0.3V到+ 6.0V 输出短路电流持续时间.......................连续 连续输入电流到任何端子....................±20mA ESD,人 体模型(HBM).............. ......................... 2.5kV以上 闩锁免 疫................................................ ...... .....±250毫安 连续功耗(TA= + 70°C) OESIP(降低5.5mW /°C + 70°C)............................ 440mW 工作温度范围.......................... -40°C至+ 85°C结 温.......... ............................................ .. + 90°C 焊接温度(回流焊)....................................... + 260°C 存储温度范围............................ -40°C至+ 105°C 封装热特性(注1) OESIP 结到环境热阻(θJA)........ 180°C / W 结至外壳热阻(θJC)................. 150°C / W 注1:使用四层使用JEDEC规范JESD51-7中描述的方法获得封装热阻。 有关封装散热注意事项的详细信息,请参阅 www.maximintegrated.com/thermal-tutorial. 电气特性 除非另有说明,典型值为TA= 1.8V,VIR_LED += VR_LED += 5.0V,TA= -40°C至+ 85°C。 + 25°C)(注2) 参数 符号 条件 MIN TYP MAX 单位 电源 电源电压 VDD 由REDIR计数容差保证 1.7 1.8 2.0 V LED电源电压 R_LED +或IR_LED +到PGND VLED + 通过LED驱动器的PSRR保证(仅限 R_LED +IR_LED +) 3.1 3.3 5.25 V SpO2HR模式,PW =215μs, 50sps 600 1200 仅IR模式,PW =215μS,50sps 600 1200 关机时的电源电流 ISHDN TA= + 25°C,MODE = 0x80 0.7 10 µA 脉冲氧化/心率传感器特性 ADC分辨率 18 位 红色ADC计数(注 3) REDC RED_PA = 0x0C,LED_PW = 0x01, SPO2_SR = 0x05, ADC_RGE = 0x00,TA= + 25°C 55536 65536 75536 计数 MAX30102 High-Sensitivity Pulse Oximeter and Heart-Rate Sensor for Wearable Health www.maximintegrated.com Maxim Integrated │ 3 IR ADC计数(注3) IRC IR_PA = 0x0C,LED_PW = 0x01, SPO2_SR = 0x05 ADC_RGE = 0x00,TA= + 25°C 55536 65536 75536
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