Przeszukaj forum

Witam, dzisiaj przedstawię konstrukcję dość nietypową. Już temat brzmi zagadkowo co nie? "Blue pill" to nazwa taniej chińskiej płytki z mikro-kontrolerem STM32 F103. Kosztuje w Polsce ok 15 zł, za granicą chodzi po $2. Parametry w porównaniu do Arduino Uno na którym zwykłem wcześniej pracować są wręcz astronomiczne. Po chwili zabawy czujemy się jak po przesiadce z Malucha do Ferrari. Mamy na pokładzie kwarc 8MHz, którym według producenta możemy taktować płytkę do 72MHz. To jest oficjalna wartość, przy której producent gwarantuje nam że nasz mikro-kontroler będzie działać. Na własną odpowiedzialność natomiast można podkręcić ją sobie do 128MHz po prostu ustawiając mnożnik PLL-ki na najwyższą wartość. To jest na tyle proste że łatwo to przypadkiem zrobić 🙂 Reszta parametrów porównując do starej poczciwej atmegi to również niebo a ziemia. Mamy 20kB ramu i 64kB flasha, pełnoprawne USB i 12-bitowe ADC. Mamy też całą masę timerów. I to wszystko za góra 15 zł. Dobra, teraz drugie tajemnicze słowo. HVR to skrót od Hearth Rate Variability. Po polsku przebieg zmienności rytmu serca. Każdy z nas słyszał o tętnie. Serce bije z jakimś tam tempem, 60 BPM, 80 BPM itd. Przy wysiłku bije szybciej, w trakcie spoczynku wolniej. Jednak już znacznie mniej osób wie że odstępy między kolejnymi uderzeniami serca prawie nigdy nie są równe. I to nie mówię tu o małych różnicach. Zdecydowanie nie. Dobra, po prostu pokażę wam wykres. Na osi Y mamy puls w uderzeniach na minutę. Na osi X mamy kolejne uderzenia serca. Czerwona linia to dokładny wykres tętna, a żółty to wartość uśredniona. Robi wrażenie? Pulsometr pokazuje wam tylko wartość uśrednioną. Żółtą linię. Widzicie tętno 80, na prawdę jednak wasze serce skacze od 65 do 95. Dzieje się tak z każdym oddechem. Nie dokładnie, ale z moich obserwacji wynika że tętno względnie synchronizuje się z oddechem. Bynajmniej w stanie koherencji. Ha, teraz co to jest koherencja? O tym za chwilę. Co do samego urządzenia - jest to nasz ukochany Blue Pill z podpiętym czujnikiem MAX30100. Wszystko siedzi sobie na płytce stykowej. Płytkę można programować programatorem bądz przez UARTa. Co więcej jak byśmy zmienili bootloader to płytka może programować sie sama. Przez USB. Ja akurat wybrałem pierwszą opcję bo przypadkiem miałem pod ręką ST-Linka. Skąd miałem? Otórz dawno dawno temu zachwycony ARM-ami kupiłem sobie o taką płytkę. To było moje pierwsze spotkanie z ARM-ami. I wyglądało tak że spaliłem ją w ciągu jakiś 15 minut od podłączenia. Do tej pory nie wiem jak. Ale nie spaliłem pokładowego programatora który jak się okazuje bardzo chętnie przygarnia obce mikro-kontrolery. Więc naszego Blue Pilla za 15 zł można sobie podebugować nawet 🙂. Dużo ciekawiej wygląda program. Albowiem postanowiłem nie używać żadnej biblioteki. Nawet CMSIS-a. Tak więc mamy profesjonalną tablice wektorów w Asemblerze i jakże poważnie wyglądające definicje rejestrów. #define RCC_APB2ENR (*(volatile uint32_t *)(0x40021018)) czyż to nie jest piękne? Dobra, teraz na poważnie. Schemat działania programu jest dosyć prosty: Czekamy na przerwanie od czujnika Zczytujemy dane z czujnika Przepuszczamy je przez filtr DC ...i przez butterwortha żeby wyciąć wysokie częstotliwości Teraz mamy dość długi algorytm mający za zadanie wykryć puls. Jeśli właśnie wykryliśmy uderzenie serca (szczyt tej górki na dolnym obrazku), wyliczamy czas od poprzedniego i robimy z tego puls. Na koniec wysyłamy co trzeba UARTem (4 bajty) Jak działa czujnik? Czujnik składa się z diody IR i czujnika który ma za zadanie mierzyć natężenie światła z diody. Do czujnika przykładamy palec. Skóra bendzie w różnym stopniu przepuszczać światło, w zależności od chwilowego ciśnienia krwi. MAX30100 ma 16-bitowe ADC i konfigurowalną częstotliwość próbkowania. W moim projekcie używam 1000Hz. Niestety jak chcemy mieć dużo próbek to nie mamy pełnych 16 bitów 😞 . Po przefiltrowaniu mamy coś takiego: Dla jasności: screen jest stary, jak jeszcze nie był na 1kHz, stąd skala inna (wtedy było 50-100Hz, nie pamiętam już). A tak wygląda wykrywanie uderzeń serca: A teraz efekt końcowy. Spójrzcie na dwie sytuacje: Tak jak na początku mamy puls na osi Y i uderzenia na osi X. W pierwszej sytuacji robiłem pomiar w sytuacji stresowej. Wykres jest zupełnie chaotyczny. W drugiej mamy tzw. stan koherencji. Pomiar robiłem jakąś godzinę później, jak sytuacja stresowa minęła. Serce elegancko przyspiesza i zwalnia. Co więcej ze stanu pierwszego da się w ciągu paru minut świadomie przejść do stanu drugiego, po prostu przywołując pozytywne wspomnienia. Nie chcę tu za dużo opowiadać bo powoli wchodzimy w medycynę. A tutaj, bazując tylko na książkach mogę nie być najlepszym źródłem wiedzy. Software na komputerze: PlatformIO (po podaniu pliku linkera potrafi działać bez frameworka) SerialPlot - bardzo fajna maszyna do rysowania wykresów z tego co idzie po uarcie. Na koniec parę zdjęć konstrukcji: