⌚️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发射红光用于测量SpO₂，另一个LED发射绿光用于测量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MaximDeviceStudio 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S canMode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SpO ₂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 WellnessAndroidApplication”。

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SpO ₂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

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