⌚️运动手表的内部有何玄机？拆拆看！
运动手表
运动手表在人们的日常生活中越来越常见，除了监测我们的生命体征，这些设备还可以检测行走步数、跑步距离以及睡眠状态。在本文中，我们将带大家一起探讨运动手表的内部结构以及如何使用ADI的MAXREFDES103健康传感器平台。
01项目材料与资源
700-MAXREFDES103#：
- MAXREFDES103健康传感器平台
软件和工具：
- MAXREFDES103 Complete Eval Pckg, 4.2.0
- PC
- 安卓手机
02项目技术概述
ADI MAXREFDES103（图1）是腕戴式健康传感器，集成了心率（HR）和血氧饱和度（SpO2）光学传感器（MAX86141）。传感器数据可以通过低功耗蓝牙传输到安卓手机或PC GUI进行演示和评估。
图1：MAXREFDES103健康传感器平台（图源：贸泽电子）
与其他可穿戴设备一样，MAXREFDES103也有三个主要系统组件：微控制器、传感器板和射频模块。
其内置的MAX32664C传感器集线器搭载了用于HR和SpO2测量的MAX32664微控制器和MAX86141光学传感器（图2）。
图2：MAXREFDES103系统框图（图源：ADI）
下面就让我们一起仔细观察一下传感器的操作：
在健康传感器腕带的底部（图3），有两个LED和两个光电二极管。一个LED****红光用于测量SpO2，另一个LED****绿光用于测量HR。LED光射向人体皮肤，反射光由光电二极管捕获并发送给MCU，然后通过算法将其转换为有意义的数据。血液会吸收光，所以我们可以利用反射光检测血液流动的变化，这个过程被称为光体积描记术（PPG）。来自PPG的电压信号与流经血管的血液流量成比例关系。
图3：MAXREFDES103健康传感器平台底视图（图源：贸泽电子）
最后，数据通过I2C发送到主机MCU MAX32630，并通过BLE发送到移动设备。
硬件安装
硬件组装过程其实很简单。MAXREFDES103包含从传感器到AFE和MCU在内的所有硬件。但要对其进行编程，我们需要通过USB-C连接MAXDAP-TYPE-C适配器板，如下图所示（图4）。
图4：MAXDAP-TYPE-C适配器（图源：ADI）
按钮旁边的底部连接器用于更新微型板的.bin固件。Device标签右侧的连接器用于MAXREFDES103#和PC之间的串行连接。两个连接器都用于为MAXREFDES103#供电，且该板有两个按钮。
软件安装
MAXREFDES103#附带有预装固件，但需要升级以确保加载的是新版本。请执行以下安装步骤以更新Windows 10固件。
安装Maxim DeviceStudio PC GUI：
1. 在ADI官网的“软件开发”下找到并下载新版的软件包。然后，解压缩文件夹。
2. 在下载的文件夹中找到子文件夹
“Maxim Device Studio Windows 10
& Windows 7 PC GUI Installers”。
3. 单击并运行安装程序
“SetupHSP_EvKit_5.8.4.5_Win10.msi”。
4. 接受条款，然后依次单击“Install”和“Finish”。
更新电路板固件：
1. 如图4所示连接电路板。
2. 等待Windows安装驱动程序。然后，将在电脑上看到此设备（图5）。
图5：DAPLINK windows 10驱动（图源：ADI）
3. 将“mbed-os_HSP2SPO2_4_2_1.bin”文件（位于已下载软件包的“MAX32630 Microcontroller Host Firmware”文件夹下）拖放到PC的DAPLINK驱动中。这会将主机固件快速存储到MAX32630中。
4. 最后，按下并释放MAXDAP-TYPE-C适配器板上的重置按钮以重新启动健康腕带。按钮位置如图6所示。
图6：MAXDAP-TYPE-C适配器复位按钮（图源：ADI）
更新MAX32664传感器集线器算法固件：
1. 将Micro-USB切换到Device端口，如下图（图7）所示：
图7：MAXDAP-TYPE-C适配器 - 器件连接（图源：ADI）
2. 打开Maxim Device Studio PC GUI windows app。
3. 在Scan Mode下选择“Serial over USB/Bluetooth”，然后单击“Scan”。
4. 连接成功后，GUI应如下图所示（图8）：
图8：Maxim DeviceStudio PC GUI（图源：贸泽电子）
5. 依次单击“Device” → “Update SmartSensor_MAX32664 Software” → “Update Firmware”（图9）。
图9：Maxim DeviceStudio PC GUI – 更新固件（图源：贸泽电子）
找到已下载的软件包，打开文件夹
“Encrypted MAX32664C Biosensor Algorithm Firmware for Wearable Applications Outputs Heart Rate & Blood Oxygen (SpO2)”。
选择.msbl文件
“MAX32664C_HSP2_WHRM_AEC_SCD_WSPO2_Z_30.13.30”，
然后单击“Open”。
6. 将弹出一条警告消息，单击“OK”。
7. 现在，用于HR和SpO2测量的嵌入式算法已上传到设备。
蓝牙连接设置
连接到Windows 10上的Maxim DeviceStudio GUI：
1. 断开串行连接，以便通过BLE进行连接。
2. 选择“Windows BLE”，单击“Scan”。
图10：Maxim DeviceStudio PC GUI – BLE连接（图源：贸泽电子）
3. 选择名为HSP2SPO2_X_X.X的器件，单击“Connect”。
图11：Maxim DeviceStudio PC GUI - BLE连接
（图源：贸泽电子）
在Windows上启动PPG测量：
1. 连接成功，单击“Launch Tool”开始测量。
2. 打开HRM图和SpO2图，然后单击“Start Monitoring”。
3. 数秒后，数据开始出现。
图12：SpO2和HR测量图（图源：贸泽电子）
安装安卓GUI app：
1. 通过USB将安卓手机连接到电脑。
2. 在手机上，启用通过USB传输文件的选项。启用后，可在Windows文件资源管理器中看到该设备。
3. 打开文件资源管理器并找到“Download”文件夹。
4. 在电脑上打开另一个文件资源管理器，找到之前下载的Maxim软件包，然后导航到文件夹“Maxim Wellness Android Application”。
5. 解压并打开文件夹
"Maxim_Wellness_Suite_v4.3.0.zip"。
6. 将“wellness_suite_v4.3.0.apk”文件拖放到手机的下载文件夹中。
7. 使用文件资源管理器找到.apk文件在手机上的位置。
图13：Maxim Wellness Suite – 安卓app安装（图源：贸泽电子）
8. 运行.apk文件前，请确保可以选择在手机上安装来自未知来源的应用。
图14：Android设置 – 允许未知来源（图源：贸泽电子）
9. 最后，单击并运行.apk文件以安装Maxim Wellness app。
在安卓手机上启动PPG测量：
1. 运行Maxim Wellness app。
2. 授予app位置访问权限。
3. 单击Scan并连接到设备。
图15：Maxim Wellness Suite安卓app – BLE连接（图源：贸泽电子）
4. 下面我们将通过测量SpO2来测试其功能。在主菜单中，单击Pulse Oximetry。
5. 在右上角，单击播放图标开始测量SpO2和HR。
图16：Maxim Wellness Suite Android app – 测量SpO2和HR（图源：贸泽电子）
03结 语
MAXREFDES103健康传感器平台是开发健康监测应用的理想套件。该套件集成了所有硬件，开箱即用。此外，ADI还提供了包括测量心率和血氧饱和度等在内的一系列算法，以帮助设计人员快速轻松地开发健康监测应用。
Rafik Mitry于2019年取得慕尼黑工业大学（TUM）电气工程硕士学位后加入贸泽电子，他在该所大学中还从事过三年能源收集领域的研究工作。
作为贸泽的技术营销工程师，Rafik撰写的内容独特而富含技术性，反映电子行业当前和未来技术趋势。除了紧跟最新技术趋势外，Rafik还是航空和网球的狂热爱好者。
作者简介
Rafik Mitry于2019年取得慕尼黑工业大学（TUM）电气工程硕士学位后加入贸泽电子，他在该所大学中还从事过三年能源收集领域的研究工作。
作为贸泽的技术营销工程师，Rafik撰写的内容独特而富含技术性，反映电子行业当前和未来技术趋势。除了紧跟最新技术趋势外，Rafik还是航空和网球的狂热爱好者。
来源：贸泽电子微信公众号
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