HarmonyOS基于LYEVK-3861開發心率和血氧檢測

作者：周科 2021-08-27 17:02:56

本次實驗使用的是GPIO模擬I2C通信，I2C協議規定在總線上出現起始信號start后，若SCL在高電平期間SDA保持電平不變，則SDA的狀態表示有效數據(data valid)。

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https://harmonyos.51cto.com

前言

由于本人愛好爬山，去過很多高海拔的地方，每次出行都會攜帶心率和血氧檢測儀。其實很多人對高反不是很了解。高反，是人體在缺氧情況下，對環境的不適應。人體在一定氧氣的情況下可以很舒服的呼吸，但是高原因為海拔高，氣壓低，空氣干燥，供給的氧氣稀薄，使得人體的機能無法正常工作，就會出現嘔吐、頭暈頭疼、流鼻血、浮腫的各種情況。

海拔高度一般達到2700米，就會有高原反應。

海拔高度(米) 為0海拔含氧量的%

那我們如何去判斷自己是否有高反呢?

可以通過血氧飽和度來判定，當我們血氧飽和度低于80%的時候就會有高原反應了。

血氧：是指血液中的氧氣，人體正常血氧飽和度為95%以上。血液中含氧量越高，人的新陳代謝就越好。當然血氧含量高并不是一個好的現象，人體內的血氧都是有一定的飽和度，過低會造成機體供氧不足，過高會導致體內細胞老化。

本次內容講解基于LYEVK-3861開發板完成一個簡單的心率和血氧檢測，來檢查身體的狀態。主要測量HR-心率、SaO2-血氧。

效果演示

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環境準備

1、開發環境、編譯環境搭建，參考官方文檔，此處不在贅述。參考鏈接如下：

Window開發環境

Ubuntu編譯環境

2、OpenHarmony 2.0 Canary源碼源碼獲取，參考：

源碼獲取說明

鏡像全量下載

3、LYEVK-3861 IoT物聯網開發板套件：

LYEVK-3861開發板

開發調試

1、基礎介紹

血氧檢測傳感器選用的是MAX30102，其大致的工作原理將RED/IR 光射向皮膚，透過皮膚組織反射回的光被光敏傳感器接受并轉換成電信號，再經過AD轉換成數字信號。簡化過程：光–> 電 --> 數字信號，然后將數字信號通過I2C與主控交互。

本次實驗使用的是GPIO模擬I2C通信，I2C協議規定在總線上出現起始信號start后，若SCL在高電平期間SDA保持電平不變，則SDA的狀態表示有效數據(data valid)。在傳輸數據時SDA的改變必須只能發生在SCL為低電平期間，每一bit數據有1個時鐘脈沖時長，I2C串行總線上的數據傳輸時序如下圖所示：

HarmonyOS 基于LYEVK-3861開發心率和血氧檢測-鴻蒙HarmonyOS技術社區

I2C協議規定每個被尋址設備在接收1字節數據后都必須向發送字節的設備發送應答(ACK)信號，確認的器件必須在應答時鐘脈沖期間下拉SDA線，使得SDA線在應答相關時鐘脈沖SCL為高電平期間穩定為低電平。

I2C協議規定與ACK信號相反的信號為非應答(not ACK)信號。在主器件從從器件中讀取數據時，主器件必須在讀取的最后1字節數據后在SDA總線上產生not ACK信號以示意從器件停止發送數據。not ACK信號是在SCL為高電平期間保持SDA也為高電平。

根據時序圖，用GPIO模擬IIC通信，

2、開始調試

先用GPIO模擬初始化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模擬IIC起始信號

void IIC_Start(void){ 
    SDA_OUT();     //sda線輸出 
    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);//鉗住I2C總線，準備發送或接收數據  
}

用GPIO模擬IIC停止信號

void IIC_Stop(void){ 
    SDA_OUT();//sda線輸出 
    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);//發送I2C總線結束信號 
    delay_us(4);                                 
}

用GPIO模擬產生ACK應答信號

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模擬產生not ACK應答

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模擬等待應答信號，如果返回值是1，則接受應答失敗，如果返回值是0，則接受應答成功

u8 IIC_Wait_Ack(void){ 
    u8 ucErrTime=0; 
    SDA_IN();      //SDA設置為輸入   
    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);//時鐘輸出0      
    return 0;   
}

發送數據的實現

void IIC_Send_Byte(u8 txd){                         
    u8 t;    
    SDA_OUT();       
    IIC_SCL(0);//拉低時鐘開始數據傳輸 
     
    for(t=0;t<8;t++){               
        IIC_SDA((txd&0x80)>>7); 
        txd<<=1;       
        delay_us(2);   //對TEA5767這三個延時都是必須的 
        IIC_SCL(1); 
        delay_us(2);  
        IIC_SCL(0);  
        delay_us(2); 
    }     
}

IIC發送一個字節，返回從機有無應答，返回值是1時有應答，返回值是0時無應答

u8 IIC_Read_Byte(unsigned char ack){ 
    unsigned char i,receive=0; 
    SDA_IN();//SDA設置為輸入 
    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();//發送nACK 
    else 
        IIC_Ack(); //發送ACK    
    return receive; 
}