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近年來(lái)可穿戴設備在多個(gè)市場(chǎng)呈現爆炸性增長(cháng)，這很大程度上是因為它們提供的便利性以及大量的相關(guān)信息。運動(dòng)跟蹤器（比如三星的Gear Fit 2）、醫療設備（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。這些設備能夠為用戶(hù)提供各種反饋信息，包括睡眠質(zhì)量、VO2水平、運動(dòng)水平、步行和跑步節奏等數據點(diǎn)。 設計可穿戴設備需要添加外圍設備來(lái)感應和顯示各類(lèi)數據，同時(shí)需要在云端存儲和檢索數據。本項目采用Maxim Integrated™（美信公司）推出的Pegasus Rapid開(kāi)發(fā)平臺，開(kāi)發(fā)板上以及Maxim的700-MAXREFDES117#心率監測器參考設計中集成了關(guān)鍵的外圍設備，大大簡(jiǎn)化了開(kāi)發(fā)流程。此外我們還采用了Mbed操作系統用于云編程，Ubidots用于提供云服務(wù)以及Android Studio軟件來(lái)實(shí)現云接口。 如果你是一名設計師（或“DIY愛(ài)好者”），這些集成的功能部件、參考設計和云編程工具會(huì )讓你在起跑線(xiàn)上領(lǐng)先一步。下面的內容標注了必需的項目材料、幫助你為設備編程、組裝開(kāi)發(fā)板、編譯和下載安卓App、將數據傳輸到云服務(wù)。 項目材料和資源 我們建議在開(kāi)始此項目前準備好以下材料和資源： 項目材料清單 (BOM) 在Mouser.com官網(wǎng)上查看該項目的BOM ，包括下列各種組件： Maxim 700-MAX32630FTHR# 開(kāi)發(fā)平臺，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#心率監測器，集成了心率/脈搏監測傳感器、降壓型DC/DC轉換器和邏輯電平轉換器 鋰聚合物電池 項目代碼 Mouser HRM Mbed代碼庫 Mouser HRM GitHub代碼庫 硬件 電烙鐵 跳線(xiàn)或普通導線(xiàn) 助焊劑 接頭引腳 面包板 數字萬(wàn)用表（可選） 示波器（可選） 外圍擴展設備 （可選） 帳號和軟件 Ubidots 云服務(wù)帳號 Mbed.org 帳號 Android Studio軟件 項目技術(shù)概述 這是一個(gè)高級開(kāi)發(fā)項目，主要面向有編程和焊接經(jīng)驗的工程師和DIY愛(ài)好者，設計這個(gè)項目我們采用了如下技術(shù)： Maxim MAX32630FTHR Pegasus開(kāi)發(fā)平臺 驅動(dòng)這個(gè)項目的是Maxim公司新推出的MAX32630FTHR Pegasus開(kāi)發(fā)平臺（圖1）。這個(gè)平臺搭載MAX32630 Arm® Cortex® M4F微控制器以及MAX14690 PMIC電池充電管理器件，能協(xié)助工程師快速設計原型。這個(gè)功能豐富的開(kāi)發(fā)板包含多個(gè)集成外設，比如加速度計/陀螺儀、雙模藍牙以及SPI、I²C、UART、66 個(gè)GPIO接口等。MAX32630FTHR小巧的外觀(guān)尺寸與幾款現成的擴展板以及標準面包板相兼容，這帶來(lái)了無(wú)限的可能性。如果你對某些選項好奇，我們提供了擴展外設的介紹鏈接。 
圖1：Maxim MAX32630FTHR# Pegasus開(kāi)發(fā)平臺集成了Arm® Cortex® M4F微控制器和PMIC電源管理器件 Maxim MAXREFDES117# 心率模塊參考設計 Maxim廣受歡迎的MAXREFDES117# 心率模塊參考設計（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轉換器以及MAX14595 邏輯電平轉換器。這種多功能設計可以用于A(yíng)rduino和Mbed平臺實(shí)現快速集成。示例固件就適合這兩種平臺，給用戶(hù)提供了非�；镜乃惴�，用來(lái)確定心率、SpO²等參數，幫助他們快速實(shí)現原型設計。
圖2：Maxim廣受歡迎的MAXREFDES117# 心率模塊參考設計外型小巧，集成了脈搏/血氧傳感器、降壓型DC-DC轉換器以及邏輯電平轉換器 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。Mbed提供的工具可幫助實(shí)現代碼協(xié)作、提交和發(fā)布軟件，同時(shí)幫助維護詳細的修訂歷史記錄。使用Mbed非常簡(jiǎn)單，創(chuàng )建帳號、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，就可以去Mbed代碼庫將提供的代碼導入你的編譯器從而開(kāi)始你的項目。 Ubidots提供云服務(wù) Ubidots為所有想要開(kāi)展IoT或云項目的開(kāi)發(fā)人員提供了很好的起點(diǎn)。除了有多種開(kāi)發(fā)平臺的教程外，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。信用系統能夠讓你以簡(jiǎn)單經(jīng)濟的方式開(kāi)發(fā)和維護你的項目，并且提供了多種用來(lái)獲得更多信用值的方法。 Android Studio實(shí)現云接口 你需要相應的接口將數據從Maxim開(kāi)發(fā)板和傳感器傳輸到云端，這可以通過(guò)一個(gè)移動(dòng)設備（比如平板電腦或智能手機）來(lái)實(shí)現。對于這個(gè)項目，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(kāi)發(fā)心率監測器 使用Mbed 如果你已經(jīng)擁有Mbed帳號，可使用貿澤HRM Mbed代碼庫并將其中的代碼導入到你的編譯器。 對于新手用戶(hù)： 訪(fǎng)問(wèn)Mbed.org網(wǎng)站。 點(diǎn)擊Mbed OS鏈接轉至開(kāi)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。 注冊后你可以選擇高亮顯示的“Compiler”鏈接來(lái)開(kāi)始新項目，或者訪(fǎng)問(wèn)Mouser HRM Mbed代碼庫鏈接將其中的代碼導入你的編譯器。通過(guò)點(diǎn)擊編譯器右上角的按鈕你可以選擇、查看、添加或者更改目標平臺。你會(huì )發(fā)現其他幾種Maxim產(chǎn)品和軟件示例在Mbed中也是支持的。 連接開(kāi)發(fā)板和參考設計 將MAX32630FTHR和MAXREFDES117連接起來(lái)只需要很少的連接線(xiàn)，使用面包板會(huì )更加簡(jiǎn)單，為此請遵循如下步驟： 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(xiàn)。
圖3：Maxim MAX32630FTHR#數據手冊中提供的引腳布局 對開(kāi)發(fā)板進(jìn)行編程 對開(kāi)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模塊還提供了調試接口，用于將代碼上傳到開(kāi)發(fā)板。 我們按如下步驟開(kāi)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)安裝驅動(dòng)程序。根據你使用的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）。當驅動(dòng)程序完成安裝后，在電腦文件資源管理器中會(huì )顯示標記為DAPLINK的新驅動(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(kāi)發(fā)板建立了連接，你就需要編譯代碼來(lái)生成對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。一段時(shí)間后軟件就會(huì )在Downloads文件夾內生成.bin文件。 打開(kāi)Downloads文件夾找到.bin文件。 打開(kāi)一個(gè)新的資源管理器窗口，在這個(gè)窗口內你會(huì )看到一個(gè)新的DAPLINK驅動(dòng)器盤(pán)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)或者復制到DAPLINK文件夾，開(kāi)始對接口板進(jìn)行編程。 在編程時(shí)，DAPLINK板上的LED燈應該會(huì )快速閃爍，完成后LED燈會(huì )熄滅或者保持緩慢而穩定的閃爍。 按下MAX32630FTHR上的復位按鈕以啟動(dòng)程序代碼。 MAX32630FTHR板復位后，兩個(gè)板上的紅色LED燈都會(huì )亮起并且保持穩定。 云 登錄后你會(huì )發(fā)現打開(kāi)的是控制面板 (Dashboard) 頁(yè)面，有很多選項供你選擇，比如查看所創(chuàng )建的設備、查看可用的事件、查看個(gè)人配置文件、查看你的賬戶(hù)有多少信用值。需要注意的是，對于任何項目來(lái)說(shuō)有些內容都是必需的，比如API token、設備和變量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，然后選擇“API Credentials”，此時(shí)會(huì )在左側下拉菜單顯示所有的API token信息。對于每個(gè)用戶(hù)來(lái)說(shuō)，API token都是唯一的，這是在創(chuàng )建賬戶(hù)時(shí)生成的，是為了防止你設備上的數據發(fā)送給錯誤的賬戶(hù)。 添加設備 在添加變量時(shí)會(huì )為每個(gè)新設備創(chuàng )建變量ID，首先我們從添加設備開(kāi)始： 確認當前處于“Devices”頁(yè)面（圖6）。 點(diǎn)擊頁(yè)面右上角帶加號的黃色圓圈。 給設備重命名，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(kāi)始 “設備”代表你的項目，一個(gè)帳號下支持多個(gè)項目�！白兞縄D”用來(lái)幫助每個(gè)設備來(lái)識別特定的傳感器、數據輸入源以及所處的位置。這有利于我們維護多個(gè)項目以及獨立的傳感器或設備間共享的傳感器。 創(chuàng )建變量ID 創(chuàng )建變量ID與創(chuàng )建設備非常的相似： 點(diǎn)擊“New Device”圖標，這時(shí)會(huì )打開(kāi)此設備的詳細頁(yè)面，允許我們創(chuàng )建個(gè)人的變量。 點(diǎn)擊頁(yè)面右上方帶加號的黃色圓圈以創(chuàng )建新的變量。 對變量進(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)新的圖標會(huì )彈出“Created Variable”頁(yè)面（圖7），在左側會(huì )顯示多條信息。你可以編輯左側大部分信息，其中包括API標簽、允許的范圍、測量單位和相似度（重要的一項就是ID，它用來(lái)標識你的程序數據應該放在的位置）。
圖7：Ubidots的“Variable”頁(yè)面 我強烈建議大家查看教程文檔，當鼠標放在“Profile”圖標上時(shí)會(huì )出現下拉菜單，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)設備等主題。 Android Studio 我們需要接口才能將數據從Maxim開(kāi)發(fā)板和傳感器傳輸到云端。這可以借助平板電腦、智能手機之類(lèi)的移動(dòng)設備來(lái)完成。對于這個(gè)項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據。 為了節省時(shí)間，我使用BluetoothLeGatt這個(gè)示例App進(jìn)行演示。通過(guò)這個(gè)應用，我們可以瀏覽可用的藍牙設備，連接這些設備并查看有哪些可用的資源。這對于創(chuàng )建自己的藍牙應用有非常好的借鑒作用（如果你選擇設計相關(guān)應用的話(huà)）。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)送數據到云服務(wù)，我建議大家查看API token和變量token的相關(guān)說(shuō)明。 導入代碼 從貿澤的GitHub下載BLEHR.7z文件，要將代碼導入到Android Studio，必需該文件。由于文件大小的限制，這個(gè)項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入到Android Studio。下面你可以看到我如何更改和實(shí)現Ubidots的API（圖8）。 （注意：請按照前面的說(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，你的數據將不會(huì )顯示在Ubidots上。）
圖8：Android Studio Ubidots API token代碼 編譯App 為了測試和調試代碼，你可以進(jìn)行如下操作： 編譯App并下載到設備中。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調試，你可以將手機或者平板電腦作為虛擬測試平臺，將其與你的開(kāi)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(kāi)發(fā)者模式的說(shuō)明。 如果你決定使用一個(gè)設備作為開(kāi)發(fā)工具，那么只需要點(diǎn)擊菜單欄的“Run”按鈕，然后選擇你的設備開(kāi)始編譯和運行App。一旦加載完成，App就會(huì )在你選擇的設備上運行起來(lái)。（注意：不能在虛擬設備上運行這個(gè)App，因為虛擬設備不支持藍牙。） 如果你只是打算簡(jiǎn)單地進(jìn)行sideload刷機，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)設備作為測試平臺。在“USB debug mode”模式下你可以更新、重編譯、重復執行代碼，這對于編程和調試非常有用。 進(jìn)行系統組裝 當你完成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，點(diǎn)擊它可以?huà)呙璨榭锤浇秶鷥鹊乃兴{牙設備。如果你對MAX32630FTHR和MAXREFDES117進(jìn)行了正確的連接和編程，當設備啟動(dòng)后你會(huì )在彈出的設備列表中看到一個(gè)標有HRM的設備。 準備好查看結果了嗎？ 確保開(kāi)啟了位置訪(fǎng)問(wèn)權限。如果你不確定此選項的位置，請參閱設備的在線(xiàn)幫助或者文檔。 選擇HRM打開(kāi)一個(gè)新窗口。你會(huì )看到一些數據：設備地址、當前狀態(tài)、數據輸出。 點(diǎn)擊右上方的“Connect”按鈕可以連接到這個(gè)設備，在下拉菜單中你可以看到對應的服務(wù)列表。 最后選擇“Heart Rate Measurement”，你會(huì )看到界面上開(kāi)始顯示數據（圖9）。
圖9：當你選擇“Heart Rate Measurement”選項時(shí)，你會(huì )看到屏幕上開(kāi)始顯示數據 如果你更新了代碼以包含正確的API token和變量token，那么你現在應該能夠登錄你的Ubidots賬戶(hù)，通過(guò)點(diǎn)擊“Device”選項卡查看該設備上的可用數據。 現在你可以創(chuàng )建一個(gè)控制面板，根據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或者平板電腦上進(jìn)行安裝來(lái)查看你的控制面板和設備（圖11）。
圖10：Ubidots安卓App控制面板
圖11：Ubidots網(wǎng)站控制面板 結論 可穿戴設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。這些設備能夠提供給用戶(hù)各種反饋數據，比如睡眠質(zhì)量、最大攝氧量 (VO2)、運動(dòng)水平、步行和跑步節奏等數據。此外，它們還可以幫助你監測身體健康情況，并且可以將你的信息（比如每日血壓、血糖水平）發(fā)送給醫療機構進(jìn)行診斷。 設計可穿戴設備需要添加外圍設備來(lái)感應、顯示、存儲和檢索數據。Pegasus Rapid開(kāi)發(fā)平臺集成了關(guān)鍵的外圍設備，大大簡(jiǎn)化了系統開(kāi)發(fā)，700-MAXREFDES117#心率監測器參考設計也可以提供直接的借鑒作用。Mbed OS、Ubidots和Android Studio軟件分別針對云編程、云服務(wù)和云接口等技術(shù)進(jìn)行了完善。 文章來(lái)源：貿澤電子 作者簡(jiǎn)介：Joseph Downing在2011年加入貿澤電子 (Mouser Electronics)作為技術(shù)支持專(zhuān)家，后來(lái)轉為技術(shù)內容專(zhuān)家。Joseph在電子行業(yè)有20多年的從業(yè)經(jīng)驗，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“應用和技術(shù)”模塊，并且為這個(gè)模塊和貿易展覽會(huì )提供技術(shù)項目和材料支持。 |
