⌚️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Maxim DeviceStudio 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Scan Mode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SpO₂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 Wellness Android Application”。

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SpO₂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

该发布文章为独家原创文章，转载请注明来源。对于未经许可的复制和不符合要求的转载我们将保留依法追究法律责任的权利。