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近年來(lái)可穿戴設(shè)備在多個(gè)市場(chǎng)呈現(xiàn)爆炸性增長(zhǎng)，這很大程度上是因?yàn)樗鼈兲峁┑谋憷砸约按罅康南嚓P(guān)信息。運(yùn)動(dòng)跟蹤器（比如三星的Gear Fit 2）、醫(yī)療設(shè)備（比如Qardio®Arm血壓劑）以及Under Armor（安德瑪公司）推出的UA SpeedForm® Gemini 3智能跑鞋就是其中一些例子。這些設(shè)備能夠?yàn)橛脩籼峁└鞣N反饋信息，包括睡眠質(zhì)量、VO2水平、運(yùn)動(dòng)水平、步行和跑步節(jié)奏等數(shù)據(jù)點(diǎn)。 設(shè)計(jì)可穿戴設(shè)備需要添加外圍設(shè)備來(lái)感應(yīng)和顯示各類數(shù)據(jù)，同時(shí)需要在云端存儲(chǔ)和檢索數(shù)據(jù)。本項(xiàng)目采用Maxim Integrated™（美信公司）推出的Pegasus Rapid開發(fā)平臺(tái)，開發(fā)板上以及Maxim的700-MAXREFDES117#心率監(jiān)測(cè)器參考設(shè)計(jì)中集成了關(guān)鍵的外圍設(shè)備，大大簡(jiǎn)化了開發(fā)流程。此外我們還采用了Mbed操作系統(tǒng)用于云編程，Ubidots用于提供云服務(wù)以及Android Studio軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)云接口。 如果你是一名設(shè)計(jì)師（或“DIY愛(ài)好者”），這些集成的功能部件、參考設(shè)計(jì)和云編程工具會(huì)讓你在起跑線上領(lǐng)先一步。下面的內(nèi)容標(biāo)注了必需的項(xiàng)目材料、幫助你為設(shè)備編程、組裝開發(fā)板、編譯和下載安卓App、將數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆品⻊?wù)。 項(xiàng)目材料和資源 我們建議在開始此項(xiàng)目前準(zhǔn)備好以下材料和資源： 項(xiàng)目材料清單 (BOM) 在Mouser.com官網(wǎng)上查看該項(xiàng)目的BOM ，包括下列各種組件： Maxim 700-MAX32630FTHR# 開發(fā)平臺(tái)，集成了MAX32630 Arm® Cortex® M4F微控制器和MAX14690 PMIC 電池充電管理器件 Maxim 700-MAXREFDES117#心率監(jiān)測(cè)器，集成了心率/脈搏監(jiān)測(cè)傳感器、降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器和邏輯電平轉(zhuǎn)換器 鋰聚合物電池 項(xiàng)目代碼 Mouser HRM Mbed代碼庫(kù) Mouser HRM GitHub代碼庫(kù) 硬件 電烙鐵 跳線或普通導(dǎo)線 助焊劑 接頭引腳 面包板 數(shù)字萬(wàn)用表（可選） 示波器（可選） 外圍擴(kuò)展設(shè)備 （可選） 帳號(hào)和軟件 Ubidots 云服務(wù)帳號(hào) Mbed.org 帳號(hào) Android Studio軟件 項(xiàng)目技術(shù)概述 這是一個(gè)高級(jí)開發(fā)項(xiàng)目，主要面向有編程和焊接經(jīng)驗(yàn)的工程師和DIY愛(ài)好者，設(shè)計(jì)這個(gè)項(xiàng)目我們采用了如下技術(shù)： Maxim MAX32630FTHR Pegasus開發(fā)平臺(tái) 驅(qū)動(dòng)這個(gè)項(xiàng)目的是Maxim公司新推出的MAX32630FTHR Pegasus開發(fā)平臺(tái)（圖1）。這個(gè)平臺(tái)搭載MAX32630 Arm® Cortex® M4F微控制器以及MAX14690 PMIC電池充電管理器件，能協(xié)助工程師快速設(shè)計(jì)原型。這個(gè)功能豐富的開發(fā)板包含多個(gè)集成外設(shè)，比如加速度計(jì)/陀螺儀、雙模藍(lán)牙以及SPI、I²C、UART、66 個(gè)GPIO接口等。MAX32630FTHR小巧的外觀尺寸與幾款現(xiàn)成的擴(kuò)展板以及標(biāo)準(zhǔn)面包板相兼容，這帶來(lái)了無(wú)限的可能性。如果你對(duì)某些選項(xiàng)好奇，我們提供了擴(kuò)展外設(shè)的介紹鏈接。 
圖1：Maxim MAX32630FTHR# Pegasus開發(fā)平臺(tái)集成了Arm® Cortex® M4F微控制器和PMIC電源管理器件 Maxim MAXREFDES117# 心率模塊參考設(shè)計(jì) Maxim廣受歡迎的MAXREFDES117# 心率模塊參考設(shè)計(jì)（圖2）非常的小巧，它集成了Maxim MAX30102 心率/脈搏、血氧傳感器、MAX1921 降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器以及MAX14595 邏輯電平轉(zhuǎn)換器。這種多功能設(shè)計(jì)可以用于Arduino和Mbed平臺(tái)實(shí)現(xiàn)快速集成。示例固件就適合這兩種平臺(tái)，給用戶提供了非�；镜乃惴�，用來(lái)確定心率、SpO²等參數(shù)，幫助他們快速實(shí)現(xiàn)原型設(shè)計(jì)。
圖2：Maxim廣受歡迎的MAXREFDES117# 心率模塊參考設(shè)計(jì)外型小巧，集成了脈搏/血氧傳感器、降壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器以及邏輯電平轉(zhuǎn)換器 Mbed OS 用于云編程 Mbed OS提供了一個(gè)方便的云編程工具，有助于簡(jiǎn)化和加速創(chuàng)建物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 平臺(tái)。Mbed提供的工具可幫助實(shí)現(xiàn)代碼協(xié)作、提交和發(fā)布軟件，同時(shí)幫助維護(hù)詳細(xì)的修訂歷史記錄。使用Mbed非常簡(jiǎn)單，創(chuàng)建帳號(hào)、查找并選擇期望使用的硬件即可。如果你已經(jīng)擁有了帳號(hào)，就可以去Mbed代碼庫(kù)將提供的代碼導(dǎo)入你的編譯器從而開始你的項(xiàng)目。 Ubidots提供云服務(wù) Ubidots為所有想要開展IoT或云項(xiàng)目的開發(fā)人員提供了很好的起點(diǎn)。除了有多種開發(fā)平臺(tái)的教程外，Ubidots還提供了有關(guān)在服務(wù)和Android Studio中創(chuàng)建的安卓App之間搭建接口的教程。信用系統(tǒng)能夠讓你以簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)的方式開發(fā)和維護(hù)你的項(xiàng)目，并且提供了多種用來(lái)獲得更多信用值的方法。 Android Studio實(shí)現(xiàn)云接口 你需要相應(yīng)的接口將數(shù)據(jù)從Maxim開發(fā)板和傳感器傳輸?shù)皆贫�，這可以通過(guò)一個(gè)移動(dòng)設(shè)備（比如平板電腦或智能手機(jī)）來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于這個(gè)項(xiàng)目，我們使用的是安卓框架，并且借助Android Studio來(lái)創(chuàng)建App，用來(lái)顯示傳感器提供的信息。 開發(fā)心率監(jiān)測(cè)器 使用Mbed 如果你已經(jīng)擁有Mbed帳號(hào)，可使用貿(mào)澤HRM Mbed代碼庫(kù)并將其中的代碼導(dǎo)入到你的編譯器。 對(duì)于新手用戶： 訪問(wèn)Mbed.org網(wǎng)站。 點(diǎn)擊Mbed OS鏈接轉(zhuǎn)至開發(fā)者頁(yè)面。 點(diǎn)擊“Log in/Sign up”，輸入相關(guān)信息進(jìn)行登錄/注冊(cè)。 注冊(cè)后你可以選擇高亮顯示的“Compiler”鏈接來(lái)開始新項(xiàng)目，或者訪問(wèn)Mouser HRM Mbed代碼庫(kù)鏈接將其中的代碼導(dǎo)入你的編譯器。通過(guò)點(diǎn)擊編譯器右上角的按鈕你可以選擇、查看、添加或者更改目標(biāo)平臺(tái)。你會(huì)發(fā)現(xiàn)其他幾種Maxim產(chǎn)品和軟件示例在Mbed中也是支持的。 連接開發(fā)板和參考設(shè)計(jì) 將MAX32630FTHR和MAXREFDES117連接起來(lái)只需要很少的連接線，使用面包板會(huì)更加簡(jiǎn)單，為此請(qǐng)遵循如下步驟： 將心率傳感器的SCL和SDA引腳連接到MAX32630FTHR的P3_5和P3_4引腳，將INT引腳連接到P3_0（圖3）。 心率傳感器的VIN引腳需要2.5至5.5V 的輸入電壓，但我建議從3.3V或電池的SYS引腳引入電源，在嘗試使用5V時(shí)我已經(jīng)遇到了多個(gè)問(wèn)題。 連接地線。
圖3：Maxim MAX32630FTHR#數(shù)據(jù)手冊(cè)中提供的引腳布局 對(duì)開發(fā)板進(jìn)行編程 對(duì)開發(fā)板進(jìn)行編程就像將文件從一個(gè)文件夾拖放到另一個(gè)文件夾那樣簡(jiǎn)單。MAX32630FTHR模塊還提供了調(diào)試接口，用于將代碼上傳到開發(fā)板。 我們按如下步驟開始： 用極化的10引腳連接器將接口板與MAX32630FTHR相連接，如果連接沒(méi)被蓋住，要特別注意引腳1。 將標(biāo)記有HDK（在接口板上）的micro USB連接器連到PC的USB端口上，此時(shí)會(huì)自動(dòng)安裝驅(qū)動(dòng)程序。根據(jù)你使用的DAPLINK模塊的不同，它可能有多個(gè)接口或者只有一個(gè)接口（見(jiàn)圖4或圖5）。當(dāng)驅(qū)動(dòng)程序完成安裝后，在電腦文件資源管理器中會(huì)顯示標(biāo)記為DAPLINK的新驅(qū)動(dòng)器。 通過(guò)micro USB或者JST電源連接器為MAX32630FTHR模塊供電。
圖4：具有多個(gè)輸入接口的DAPLINK
圖5：只有一個(gè)輸入接口的DAPLINK 一旦與開發(fā)板建立了連接，你就需要編譯代碼來(lái)生成對(duì)MAX32630FTHR進(jìn)行編程所需的.bin文件。從Mbed編譯器屏幕上的工具欄： 點(diǎn)擊“Compile”或者使用下拉菜單選擇你要使用的選項(xiàng)。一段時(shí)間后軟件就會(huì)在Downloads文件夾內(nèi)生成.bin文件。 打開Downloads文件夾找到.bin文件。 打開一個(gè)新的資源管理器窗口，在這個(gè)窗口內(nèi)你會(huì)看到一個(gè)新的DAPLINK驅(qū)動(dòng)器盤符，這就是你的接口板。 將新創(chuàng)建的.bin文件從其下載位置拖動(dòng)或者復(fù)制到DAPLINK文件夾，開始對(duì)接口板進(jìn)行編程。 在編程時(shí)，DAPLINK板上的LED燈應(yīng)該會(huì)快速閃爍，完成后LED燈會(huì)熄滅或者保持緩慢而穩(wěn)定的閃爍。 按下MAX32630FTHR上的復(fù)位按鈕以啟動(dòng)程序代碼。 MAX32630FTHR板復(fù)位后，兩個(gè)板上的紅色LED燈都會(huì)亮起并且保持穩(wěn)定。 云 登錄后你會(huì)發(fā)現(xiàn)打開的是控制面板 (Dashboard) 頁(yè)面，有很多選項(xiàng)供你選擇，比如查看所創(chuàng)建的設(shè)備、查看可用的事件、查看個(gè)人配置文件、查看你的賬戶有多少信用值。需要注意的是，對(duì)于任何項(xiàng)目來(lái)說(shuō)有些內(nèi)容都是必需的，比如API token、設(shè)備和變量ID。 查看API Token 想要查看API token，需要在頁(yè)面的右上方點(diǎn)擊“Profile”圖標(biāo)，然后選擇“API Credentials”，此時(shí)會(huì)在左側(cè)下拉菜單顯示所有的API token信息。對(duì)于每個(gè)用戶來(lái)說(shuō)，API token都是唯一的，這是在創(chuàng)建賬戶時(shí)生成的，是為了防止你設(shè)備上的數(shù)據(jù)發(fā)送給錯(cuò)誤的賬戶。 添加設(shè)備 在添加變量時(shí)會(huì)為每個(gè)新設(shè)備創(chuàng)建變量ID，首先我們從添加設(shè)備開始： 確認(rèn)當(dāng)前處于“Devices”頁(yè)面（圖6）。 點(diǎn)擊頁(yè)面右上角帶加號(hào)的黃色圓圈。 給設(shè)備重命名，從“My Data Source”改為任何你想要的名字。 點(diǎn)擊頁(yè)面的任意位置完成設(shè)備的添加，此時(shí)會(huì)彈出一條消息提示創(chuàng)建成功。
圖6：從“Devices”頁(yè)面開始 “設(shè)備”代表你的項(xiàng)目，一個(gè)帳號(hào)下支持多個(gè)項(xiàng)目�！白兞縄D”用來(lái)幫助每個(gè)設(shè)備來(lái)識(shí)別特定的傳感器、數(shù)據(jù)輸入源以及所處的位置。這有利于我們維護(hù)多個(gè)項(xiàng)目以及獨(dú)立的傳感器或設(shè)備間共享的傳感器。 創(chuàng)建變量ID 創(chuàng)建變量ID與創(chuàng)建設(shè)備非常的相似： 點(diǎn)擊“New Device”圖標(biāo)，這時(shí)會(huì)打開此設(shè)備的詳細(xì)頁(yè)面，允許我們創(chuàng)建個(gè)人的變量。 點(diǎn)擊頁(yè)面右上方帶加號(hào)的黃色圓圈以創(chuàng)建新的變量。 對(duì)變量進(jìn)行重命名。 點(diǎn)擊頁(yè)面的任何位置，會(huì)彈出一條消息提示你成功創(chuàng)建了ID。 點(diǎn)擊這個(gè)新的圖標(biāo)會(huì)彈出“Created Variable”頁(yè)面（圖7），在左側(cè)會(huì)顯示多條信息。你可以編輯左側(cè)大部分信息，其中包括API標(biāo)簽、允許的范圍、測(cè)量單位和相似度（重要的一項(xiàng)就是ID，它用來(lái)標(biāo)識(shí)你的程序數(shù)據(jù)應(yīng)該放在的位置）。
圖7：Ubidots的“Variable”頁(yè)面 我強(qiáng)烈建議大家查看教程文檔，當(dāng)鼠標(biāo)放在“Profile”圖標(biāo)上時(shí)會(huì)出現(xiàn)下拉菜單，其中就包含教程文檔。這些文檔提供了非常有用的信息，涉及MQTT、HTTP API接口和其他物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備等主題。 Android Studio 我們需要接口才能將數(shù)據(jù)從Maxim開發(fā)板和傳感器傳輸?shù)皆贫�。這可以借助平板電腦、智能手機(jī)之類的移動(dòng)設(shè)備來(lái)完成。對(duì)于這個(gè)項(xiàng)目我們采用的是安卓框架，使用Android Studio創(chuàng)建App，并顯示心率傳感器提供的數(shù)據(jù)。 為了節(jié)省時(shí)間，我使用BluetoothLeGatt這個(gè)示例App進(jìn)行演示。通過(guò)這個(gè)應(yīng)用，我們可以瀏覽可用的藍(lán)牙設(shè)備，連接這些設(shè)備并查看有哪些可用的資源。這對(duì)于創(chuàng)建自己的藍(lán)牙應(yīng)用有非常好的借鑒作用（如果你選擇設(shè)計(jì)相關(guān)應(yīng)用的話）。Ubidots還提供了相關(guān)教程來(lái)說(shuō)明如何通過(guò)App連接和發(fā)送數(shù)據(jù)到云服務(wù)，我建議大家查看API token和變量token的相關(guān)說(shuō)明。 導(dǎo)入代碼 從貿(mào)澤的GitHub下載BLEHR.7z文件，要將代碼導(dǎo)入到Android Studio，必需該文件。由于文件大小的限制，這個(gè)項(xiàng)目的源代碼分成了兩部分，你需要將它們分別解壓。 通過(guò)在主啟動(dòng)頁(yè)面點(diǎn)擊“Open an existing Android Studio project”或者點(diǎn)擊“File Open”菜單就可以將代碼導(dǎo)入到Android Studio。下面你可以看到我如何更改和實(shí)現(xiàn)Ubidots的API（圖8）。 （注意：請(qǐng)按照前面的說(shuō)明，在編譯程序前修改token密鑰。如果編譯前沒(méi)有更新該密鑰，你的數(shù)據(jù)將不會(huì)顯示在Ubidots上。）
圖8：Android Studio Ubidots API token代碼 編譯App 為了測(cè)試和調(diào)試代碼，你可以進(jìn)行如下操作： 編譯App并下載到設(shè)備中。如果你不想在更新API token和變量token后修改代碼，可以使用此方法。 使用“Developer” 模式。這種模式支持USB調(diào)試，你可以將手機(jī)或者平板電腦作為虛擬測(cè)試平臺(tái)，將其與你的開發(fā)PC直接相連。借助網(wǎng)絡(luò)搜索或者Android Studio的教程，你可以找到有關(guān)如何進(jìn)入開發(fā)者模式的說(shuō)明。 如果你決定使用一個(gè)設(shè)備作為開發(fā)工具，那么只需要點(diǎn)擊菜單欄的“Run”按鈕，然后選擇你的設(shè)備開始編譯和運(yùn)行App。一旦加載完成，App就會(huì)在你選擇的設(shè)備上運(yùn)行起來(lái)。（注意：不能在虛擬設(shè)備上運(yùn)行這個(gè)App，因?yàn)樘摂M設(shè)備不支持藍(lán)牙。） 如果你只是打算簡(jiǎn)單地進(jìn)行sideload刷機(jī)，則需要先編譯代碼，方法是先選擇“Build”，然后再選擇“Build APK(s)”。這會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新的文件，你可以將其拷貝到自己選擇的設(shè)備上進(jìn)行安裝。 雖然就算你不打算更改軟件，刷新App也是一個(gè)很好的選擇，但我還是建議您選擇一個(gè)設(shè)備作為測(cè)試平臺(tái)。在“USB debug mode”模式下你可以更新、重編譯、重復(fù)執(zhí)行代碼，這對(duì)于編程和調(diào)試非常有用。 進(jìn)行系統(tǒng)組裝 當(dāng)你完成App的加載并且啟動(dòng)后，在界面的右上方你會(huì)看到“Scan”圖標(biāo)，點(diǎn)擊它可以掃描查看附近范圍內(nèi)的所有藍(lán)牙設(shè)備。如果你對(duì)MAX32630FTHR和MAXREFDES117進(jìn)行了正確的連接和編程，當(dāng)設(shè)備啟動(dòng)后你會(huì)在彈出的設(shè)備列表中看到一個(gè)標(biāo)有HRM的設(shè)備。 準(zhǔn)備好查看結(jié)果了嗎？ 確保開啟了位置訪問(wèn)權(quán)限。如果你不確定此選項(xiàng)的位置，請(qǐng)參閱設(shè)備的在線幫助或者文檔。 選擇HRM打開一個(gè)新窗口。你會(huì)看到一些數(shù)據(jù)：設(shè)備地址、當(dāng)前狀態(tài)、數(shù)據(jù)輸出。 點(diǎn)擊右上方的“Connect”按鈕可以連接到這個(gè)設(shè)備，在下拉菜單中你可以看到對(duì)應(yīng)的服務(wù)列表。 最后選擇“Heart Rate Measurement”，你會(huì)看到界面上開始顯示數(shù)據(jù)（圖9）。
圖9：當(dāng)你選擇“Heart Rate Measurement”選項(xiàng)時(shí)，你會(huì)看到屏幕上開始顯示數(shù)據(jù) 如果你更新了代碼以包含正確的API token和變量token，那么你現(xiàn)在應(yīng)該能夠登錄你的Ubidots賬戶，通過(guò)點(diǎn)擊“Device”選項(xiàng)卡查看該設(shè)備上的可用數(shù)據(jù)。 現(xiàn)在你可以創(chuàng)建一個(gè)控制面板，根據(jù)你的要求按照不同的格式來(lái)快速查看信息（圖10）。Ubidots最近推出了一個(gè)beta版本的Android App，你可以選擇在智能手機(jī)或者平板電腦上進(jìn)行安裝來(lái)查看你的控制面板和設(shè)備（圖11）。
圖10：Ubidots安卓App控制面板
圖11：Ubidots網(wǎng)站控制面板 結(jié)論 可穿戴設(shè)備是非常有用的工具，可以為我們的日常生活增加很多的便利。這些設(shè)備能夠提供給用戶各種反饋數(shù)據(jù)，比如睡眠質(zhì)量、最大攝氧量 (VO2)、運(yùn)動(dòng)水平、步行和跑步節(jié)奏等數(shù)據(jù)。此外，它們還可以幫助你監(jiān)測(cè)身體健康情況，并且可以將你的信息（比如每日血壓、血糖水平）發(fā)送給醫(yī)療機(jī)構(gòu)進(jìn)行診斷。 設(shè)計(jì)可穿戴設(shè)備需要添加外圍設(shè)備來(lái)感應(yīng)、顯示、存儲(chǔ)和檢索數(shù)據(jù)。Pegasus Rapid開發(fā)平臺(tái)集成了關(guān)鍵的外圍設(shè)備，大大簡(jiǎn)化了系統(tǒng)開發(fā)，700-MAXREFDES117#心率監(jiān)測(cè)器參考設(shè)計(jì)也可以提供直接的借鑒作用。Mbed OS、Ubidots和Android Studio軟件分別針對(duì)云編程、云服務(wù)和云接口等技術(shù)進(jìn)行了完善。 文章來(lái)源：貿(mào)澤電子 作者簡(jiǎn)介：Joseph Downing在2011年加入貿(mào)澤電子 (Mouser Electronics)作為技術(shù)支持專家，后來(lái)轉(zhuǎn)為技術(shù)內(nèi)容專家。Joseph在電子行業(yè)有20多年的從業(yè)經(jīng)驗(yàn)，曾在很多公司任職，比如Intel、Radisys和Planar等。作為一名酷愛(ài)技術(shù)的創(chuàng)客，Joseph幫助管理Mouser.com網(wǎng)站上的“應(yīng)用和技術(shù)”模塊，并且為這個(gè)模塊和貿(mào)易展覽會(huì)提供技術(shù)項(xiàng)目和材料支持。 |
