發布日期：2022-10-09 點擊率：46
1. MAX傳感器驅動
MAX傳感器是以IIC為接口的心率和血氧濃度傳感器，這個傳感器可以存儲16個樣本，每個樣本包含1個RED和1個IR數據，每個RED和IR又由2個字節組成，一般為了使用方便，不使用內部的64bytes的FIFO，而只使用4bytes的FIFO，即每次RED和IR數據采集完成后，就直接讀取其值，去讀完后將讀寫指針歸零，這樣就相當于只用了4字節的FIFO。根據官方給出的程序，可以看出也是用的這種方式。
完整工程(STM32F103RCT6):
鏈接：
提取碼：8zd1
? 在編寫IIC驅動時，應該注意IIC的時鐘速度不得大于400KHz，同時為了提高代碼的移植性，這里使用IIC軟件模擬的方法：
MAX.c源文件：
根據MAX的數據手冊，可以編寫如下頭文件：
MAX.h頭文件:
在主函數中不停地檢測數據就緒狀態，然后把采集的數據送入緩沖區，最先顯示在串口中。
2.MAX的PPG數據分析
上面得到的是RED和IR數據是PPG數據，這些數據不能直接使用，由于MAX內部集成了濾波器，所以濾波這部分就不需要考慮了，我們重點關注PPG數據的脈沖解析。將串口打印的PPG數據輸入到MATLAB中，如下圖所示：
? 圖片組的最后一張由于位置變化造成的，在使用MAX時，手指最好不要直接按壓在RED上，可以用一片玻璃或者硬透明塑料片墊在傳感器上方，然后將手壓在玻璃片上，這樣測得的效果相對較好。
從圖中可以發現，波形的峰值是有一些規律的，我們現在需要做的工作就是識別出波形中出現脈沖的個數，然后根據這個數值來計算心率。官方雖然給出了計算心率的代碼，但是經過測試發現效果并不理想，在下一篇中將介紹一些效果相對較好的算法來實現心率的計算。
有關心率解析算法可以參考我的另一篇博客：MAX心率PPG信號解析算法_C_ElecM的博客-CSDN博客
與非網 5 月 27 日訊，realme 品牌在印度發布了 realme Watch、realme TV 和 realme Buds Air Neo 三款新品，其中 realme Watch 更是首發搭載了匯頂科技的高性能心率和血氧檢測傳感器。
匯頂科技作為全球指紋芯片市場的龍頭，近年來也在積極的通過自研與并購的方式，推出了一系列全新的產品組合，布局物聯網市場。此前，匯頂科技的心率檢測芯片就有被榮耀、咕咚等知名品牌耳機所采用，入耳檢測和觸控二合一芯片也有被 OPPO、vivo 的 TWS 耳機所采用。此次 realme Watch 的發布，也標志著匯頂科技的“心率 血氧檢測”單芯片方案成功商用。
繼匯頂科技心率檢測傳感器商用于榮耀、咕咚等知名品牌耳機，入耳檢測和觸控二合一傳感器商用于 OPPO、vivo 的 TWS 耳機后，“心率+血氧檢測”創新單芯片傳感器方案迎來首次商用。不僅展現了匯頂科技在開拓智能穿戴市場上的新突破，同時印證了匯頂科技在健康穿戴領域的多年投入正陸續開花結果，未來成長空間將不斷打開。
據悉，Realme Watch 將采用 1.4 英寸的彩色觸摸屏，表盤為方形表盤。realme 還透露了手表的部分特性，例如 24/7 全天候健康助手、支持 14 種運動模式、智能通知和彩色表帶等。
Realme Watch 還將支持血氧飽和度（SpO2）監測，并通過 Realme link 應用充當門禁卡使用。支持的運動模式包括步行、跑步、板球、瑜伽、足球、籃球、跑步機、羽毛球、乒乓球等。
在續航方面，realme Watch 在普通模式下的電池續航時間為 7 天 -9 天。如果用戶切換到省電模式，則續航時間可以達到 20 天。價格方面，realme Watch 的售價為 3999 盧比（約合人民幣 380 元），將于 6 月 5 日在印度正式發售。
彩色表帶還可以定制，從宣傳圖片中還可以看到表盤右側脊柱上有一個按鈕，推測可以用于導航等操作。realme Watch 支持智能手機上大多數流行的應用程序的通知，包括 WhatsApp、Instagram、Twitter、YouTube、Gmail 等。用戶還可以獲得來電和短信通知。如果用戶很久沒有動過，智能手表會推送久坐提醒。此外，它還配備了音樂控制功能，可以更換曲目、播放 / 暫停音樂和相機控制等。
近年來，健康穿戴市場日益火爆，國際數據公司（IDC）的最新數據顯示，2019 年第 4 季度，全球可穿戴設備出貨量增長 82.3%，達到約 1.19 億部；2019 年全球可穿戴設備出貨量近 3.37 億臺，相比 2018 年的 1.78 億部增長了 89%。Strategy Analytics 研究報告指出，2020 年第一季度，全球智能手表出貨量同比增長 20%。
匯頂科技相關負責人表示，“隨著 5G、物聯網的部署加快，各頭部手機廠商正積極構建自己的物聯網生態。擁有‘客戶+技術’優勢的匯頂科技將在該市場持續發力，憑借不斷推出差異化價值的創新產品組合，助力更多物聯網端到端的創新應用落地，帶給全球消費者日益豐富的智能體驗。”
如今智能穿戴的形態越來越多，所附加的功能越來越豐富，比如心率和血氧幾乎已經成了智能穿戴的標配功能，第11篇文章，我們就以智能手環或手表為例，講講智能穿戴如何檢測心率和血氧。
常規的血氧測試有兩種方式：
第一，傳統的血氧飽和度測試方法是先進性人體采血，再利用血氣分析儀進行電化學分析，測出血氧分壓PO2計算出血氧濃度，此法太麻煩切不能進行連續檢測。
第二，采用指套式光電傳感器，只需將傳感器套在人手指上，利用手指作為盛裝血紅蛋白的透明容器，使用波長660 nm的紅光和940 nm的近紅外光為射入光源，測定通過組織床的光傳導強度，來計算血紅蛋白濃度及血氧飽和度，儀器即可顯示人體血氧飽和度，為臨床提供了一種連續無損傷血氧測量儀器。
血氧飽和度定義：
人體紅細胞本身附著血紅蛋白也就是HB，容易和氧氣結合生成氧合血紅蛋白，也就是HBO2，還有還原血紅蛋白，從動脈經過毛細血管回到靜脈的時候，氧分子脫落了，這就是紅細胞。紅細胞附帶血紅蛋白，里面包含四個氧分子，是飽和的血紅蛋白分子。血氧的飽和度，典型值是健康人，這個值正常范圍是90%-100%。
如下圖所示，血紅蛋白不帶氧分子的時候，就是圖中的藍色線條HB，對紅光的吸收比較強，對紅外光的吸收比較弱；血紅蛋白帶有氧分子的時候，就是圖中的紅色線條HBO2，對紅光的吸收比較弱，對紅外光的吸收比較強。
常規的血氧測試儀，選擇兩個波長進行測定，從吸收曲線來講，我們光源要選擇靠近吸收峰的位置，所以紅光選擇660nm，紅外光選擇940nm。從圖中可以看到兩條曲線在800nm的位置交匯，那兩者的吸收是一樣的，就不能選這個波段。
高端的血氧測試，甚至高達8個波長，最主要的原因是人體血紅蛋白除了還原血紅蛋白和氧合血紅蛋白之外，還有其他的血紅蛋白，我們經常見的是碳氧血紅蛋白，更多的波長有利于你做的精度更好。
那智能穿戴怎么測定心率呢？
我們知道人體血液呈現紅色，主要是因為對綠色吸收比較強。由于血管周期性起搏，使得血管到光電傳感器的距離發生周期性變化，只要傳感器不停的發射綠光，接收端會收到一組周期性的吸收峰，對信號進行一定的處理就可以得到心率曲線。
我們消費類智能穿戴設備，比如智能手表，體積非常有限，按照以往的穿透式光電測試方法不現實，因此普遍采用反射式光電檢測方案。如下圖所示，一邊是光源發射LED，另外一邊是CMOS接收端。通過反射光的變化，來實時確認檢測結果。為了確保數據穩定性和連續性，通常的發射頻率是3000~4000Hz，LED的占空比50%左右。
血氧和心率的檢測原理了解了之后，我們發現在實際產品落地的時候，最大的問題，不可能讓手腕和手表總是保持無縫緊密貼合。比如在走路的時候，胳膊一甩一甩，可能會導致傳感器和手腕相對位置有差異，造成測試結果不穩定，結果和標定值差異較大。
為了克服這個問題，大家就想，能不能用多組傳感器，每個方位都放，這樣出問題的概率就降低很多，比如Apple和MIO開始用1組發射和接收，后面又用過兩個發射源，兩個接收器，如下圖所示：
兩組確實比一組有優勢，但是還是解不了這個問題，甚至有些人就想到，我可以用多組發射，中間放一個接收端（接收端集成了可見光接收以及紅外光的接收），比如下圖所示，四周放發射端。從實際檢測效果上來講，確實有改善。但是同步帶來了新的問題，功耗大，發熱嚴重，發熱也會降低接收端的數據穩定性。（圖中方形為接收端，圓形為發射端）
每個LED的工作電流都有10~30mA，如果要實時監測，多燈一起工作功耗也不低，智能手表的電池容量只有500mA左右，對續航能力會有影響。設計師郁悶了，為啥不能把發射端放中間呢？周圍放置接收端，剛才咋沒想到。關鍵是接收端的待機電流只有μA級別，耗電可以忽略，同時也解決了發熱嚴重的問題。因此對于現在而言，這也變成了主流的設計趨勢了。（圖中方形為接收端，圓形為發射端）
今天的科普就到這里啦，大家可以實際去體驗下智能穿戴的生物特征檢測功能喲。
三、健康：最強八芯傳感器 守護全天不中斷
華為WATCH GT3搭載了全新的TruSeen 5.0+八通道心率監測技術，其背面的PD傳感器由4顆翻倍升級到8顆，呈環形均勻排列，這樣的規模在智能手表中可謂頂配，可以源源不斷的獲取來自人體的光信號，大大提高數據量，并且減少運動帶來的干擾。
此外，圍繞傳感器華為WATCH GT3還有一系列改進，譬如采用弧面表底，方便排除汗液等的干擾；新增微納光學鍍膜，可以減少表面皮膚的光信號干擾；增強的AI算法等。
最終目的只有一個，那就是提高檢測的準確度和速度，讓心率/血氧/睡眠等一系列功能的體驗更上一層樓。
——心率
首先就是我們最常使用的心率功能，華為WATCH GT3的心率監測可謂又快又準，查看心率基本可以做到秒出數值，實時更新。
24小時自動心率監測的誤差也大大降低，絕大場景下的準確性都可以達到95%以上，連續心率圖也沒有出現太多異常的峰谷。
得益于此，華為WATCH GT3在運動場景的性能也進一步增強。即便是劇烈的運動引起的非規律的心跳變化，也能做到心率精準隨動，不會有明顯的延遲和偏移。
——血氧
得益于全新的監測技術，華為WATCH GT3的血氧檢測體驗也大大提升。
完整一圈約30秒，現在基本只需四分之一到半圈就可出結果
拿單次血氧檢測舉例，體感上出結果要更為迅速，10秒出頭就可以看到結果。
更重要的是，血氧也支持了24小時連續監測，只要你處于靜止狀態，手表就會自動記錄你的血氧數值。
如果長時間在低血氧下工作，人體也會出現類似“亞健康”的癥狀，久而久之就會造成損傷。
連續血氧監測可以方便你回顧了解自己一天中的血氧變化，針對不同時間段的數值做出相應的作息調整，及時休息，提高血氧濃度。
——高原血氧監測
血氧監測大大增強，以它為基礎，華為WATCH GT3還帶來了一個新功能，那就是高原血氧監測。
在進入高原后，人體會時刻處于缺氧狀態，過低的血氧濃度，強烈的高原反應都是潛在的致命因素。如果沒有及時吸氧反而選擇硬抗，后果不堪設想。
一些智能手表雖然支持血氧監測，但始終沒有針對高原環境做特定的適配功能。用戶自身不關注血氧和海拔的變化，極易忽略這一問題。
隨著海拔的上升，人體的血氧濃度本就會下降，用戶即便看到血氧值也不知道該如何判斷是否正常。
所以華為WATCH GT3就針對性的推出了高原關愛模式，可以監測海拔、血氧的變化，提供高原反應的風險評估，輔助用戶了解自身情況是否安全。
此外，還提供了呼吸康復訓練和健康建議，幫助用戶調整自身的身體狀態，盡早適應高原低氧環境。
實際體驗一下高原關懷功能。在實際測量血氧前，系統會先詢問你的身體狀況，譬如是否頭疼、惡心、頭重腳輕等，為下一步實際情況和測量數據的綜合分析提供參考。
之后在熟悉的血氧測量后，華為WATCH GT3就可以結合實際身體感受的調查，為我們提出高原反應風險的指標供參考。
點擊感嘆號，會進一步解釋數值的含義，像4分就屬于輕度高原反應風險，不必過于擔心。
此外，系統還會引導你進行一些措施來減輕高原反應的影響。譬如跟隨手表進行呼吸訓練，就可以讓自己逐漸調整，熟悉高海拔低氧地區的環境，逐漸減輕高原反應對身體的影響。
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文章內容導航第一頁 前言：最旗艦的智能手表更新了！三大創新功能第二頁 外觀：經典類機械表設計 底面大變樣第三頁 健康：最強八芯傳感器 守護全天不中斷第四頁 健康：睡眠、體溫、壓力一應俱全第五頁 運動：健康三葉草讓你動起來 專業運動指導更貼心第六頁 應用及續航：HarmonyOS加持手表也能裝應用 充電一次管用14天第七頁 總結：打造最強健康守護！更專業的腕上鴻蒙旗艦
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