??運動手表的內部有何玄機？拆拆看！
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運動手表
運動手表在人們的日常生活中越來越常見，除了監測我們的生命體征，這些設備還可以檢測行走步數、跑步距離以及睡眠狀態。在本文中，我們將帶大家一起探討運動手表的內部結構以及如何使用ADI的MAXREFDES103健康傳感器平臺。
01 項目材料與資源
700-MAXREFDES103#：
- MAXREFDES103健康傳感器平臺
軟件和工具：
- MAXREFDES103 Complete Eval Pckg, 4.2.0
- PC
- 安卓手機
02 項目技術概述
ADI MAXREFDES103（圖1）是腕戴式健康傳感器，集成了心率（HR）和血氧飽和度（SpO2）光學傳感器（MAX86141）。傳感器數據可以通過低功耗藍牙傳輸到安卓手機或PC GUI進行演示和評估。
圖1：MAXREFDES103健康傳感器平臺（圖源：貿澤電子）
與其他可穿戴設備一樣，MAXREFDES103也有三個主要系統組件：微控制器、傳感器板和射頻模塊。
其內置的MAX32664C傳感器集線器搭載了用于HR和SpO2測量的MAX32664微控制器和MAX86141光學傳感器（圖2）。
圖2：MAXREFDES103系統框圖（圖源：ADI）
下面就讓我們一起仔細觀察一下傳感器的操作：
在健康傳感器腕帶的底部（圖3），有兩個LED和兩個光電二極管。一個LED****紅光用于測量SpO2，另一個LED****綠光用于測量HR。LED光射向人體皮膚，反射光由光電二極管捕獲并發送給MCU，然后通過算法將其轉換為有意義的數據。血液會吸收光，所以我們可以利用反射光檢測血液流動的變化，這個過程被稱為光體積描記術（PPG）。來自PPG的電壓信號與流經血管的血液流量成比例關系。
圖3：MAXREFDES103健康傳感器平臺底視圖（圖源：貿澤電子）
最后，數據通過I2C發送到主機MCU MAX32630，并通過BLE發送到移動設備。
硬件安裝
硬件組裝過程其實很簡單。MAXREFDES103包含從傳感器到AFE和MCU在內的所有硬件。但要對其進行編程，我們需要通過USB-C連接MAXDAP-TYPE-C適配器板，如下圖所示（圖4）。
圖4：MAXDAP-TYPE-C適配器（圖源：ADI）
按鈕旁邊的底部連接器用于更新微型板的.bin固件。Device標簽右側的連接器用于MAXREFDES103#和PC之間的串行連接。兩個連接器都用于為MAXREFDES103#供電，且該板有兩個按鈕。
軟件安裝
MAXREFDES103#附帶有預裝固件，但需要升級以確保加載的是新版本。請執行以下安裝步驟以更新Windows 10固件。
安裝Maxim DeviceStudio PC GUI：
1. 在ADI官網的“軟件開發”下找到并下載新版的軟件包。然后，解壓縮文件夾。
2. 在下載的文件夾中找到子文件夾
“Maxim Device Studio Windows 10
& Windows 7 PC GUI Installers”。
3. 單擊并運行安裝程序
“SetupHSP_EvKit_5.8.4.5_Win10.msi”。
4. 接受條款，然后依次單擊“Install”和“Finish”。
更新電路板固件：
1. 如圖4所示連接電路板。
2. 等待Windows安裝驅動程序。然后，將在電腦上看到此設備（圖5）。
圖5：DAPLINK windows 10驅動（圖源：ADI）
3. 將“mbed-os_HSP2SPO2_4_2_1.bin”文件（位于已下載軟件包的“MAX32630 Microcontroller Host Firmware”文件夾下）拖放到PC的DAPLINK驅動中。這會將主機固件快速存儲到MAX32630中。
4. 最后，按下并釋放MAXDAP-TYPE-C適配器板上的重置按鈕以重新啟動健康腕帶。按鈕位置如圖6所示。
圖6：MAXDAP-TYPE-C適配器復位按鈕（圖源：ADI）
更新MAX32664傳感器集線器算法固件：
1. 將Micro-USB切換到Device端口，如下圖（圖7）所示：
圖7：MAXDAP-TYPE-C適配器 - 器件連接（圖源：ADI）
2. 打開Maxim Device Studio PC GUI windows app。
3. 在Scan Mode下選擇“Serial over USB/Bluetooth”，然后單擊“Scan”。
4. 連接成功后，GUI應如下圖所示（圖8）：
圖8：Maxim DeviceStudio PC GUI（圖源：貿澤電子）
5. 依次單擊“Device” → “Update SmartSensor_MAX32664 Software” → “Update Firmware”（圖9）。
圖9：Maxim DeviceStudio PC GUI – 更新固件（圖源：貿澤電子）
找到已下載的軟件包，打開文件夾
“Encrypted MAX32664C Biosensor Algorithm Firmware for Wearable Applications Outputs Heart Rate & Blood Oxygen (SpO2)”。
選擇.msbl文件
“MAX32664C_HSP2_WHRM_AEC_SCD_WSPO2_Z_30.13.30”，
然后單擊“Open”。
6. 將彈出一條警告消息，單擊“OK”。
7. 現在，用于HR和SpO2測量的嵌入式算法已上傳到設備。
藍牙連接設置
連接到Windows 10上的Maxim DeviceStudio GUI：
1. 斷開串行連接，以便通過BLE進行連接。
2. 選擇“Windows BLE”，單擊“Scan”。
圖10：Maxim DeviceStudio PC GUI – BLE連接（圖源：貿澤電子）
3. 選擇名為HSP2SPO2_X_X.X的器件，單擊“Connect”。
圖11：Maxim DeviceStudio PC GUI - BLE連接
（圖源：貿澤電子）
在Windows上啟動PPG測量：
1. 連接成功，單擊“Launch Tool”開始測量。
2. 打開HRM圖和SpO2圖，然后單擊“Start Monitoring”。
3. 數秒后，數據開始出現。
圖12：SpO2和HR測量圖（圖源：貿澤電子）
安裝安卓GUI app：
1. 通過USB將安卓手機連接到電腦。
2. 在手機上，啟用通過USB傳輸文件的選項。啟用后，可在Windows文件資源管理器中看到該設備。
3. 打開文件資源管理器并找到“Download”文件夾。
4. 在電腦上打開另一個文件資源管理器，找到之前下載的Maxim軟件包，然后導航到文件夾“Maxim Wellness Android Application”。
5. 解壓并打開文件夾
"Maxim_Wellness_Suite_v4.3.0.zip"。
6. 將“wellness_suite_v4.3.0.apk”文件拖放到手機的下載文件夾中。
7. 使用文件資源管理器找到.apk文件在手機上的位置。
圖13：Maxim Wellness Suite – 安卓app安裝（圖源：貿澤電子）
8. 運行.apk文件前，請確保可以選擇在手機上安裝來自未知來源的應用。
圖14：Android設置 – 允許未知來源（圖源：貿澤電子）
9. 最后，單擊并運行.apk文件以安裝Maxim Wellness app。
在安卓手機上啟動PPG測量：
1. 運行Maxim Wellness app。
2. 授予app位置訪問權限。
3. 單擊Scan并連接到設備。
圖15：Maxim Wellness Suite安卓app – BLE連接（圖源：貿澤電子）
4. 下面我們將通過測量SpO2來測試其功能。在主菜單中，單擊Pulse Oximetry。
5. 在右上角，單擊播放圖標開始測量SpO2和HR。
圖16：Maxim Wellness Suite Android app – 測量SpO2和HR（圖源：貿澤電子）
03 結 語
MAXREFDES103健康傳感器平臺是開發健康監測應用的理想套件。該套件集成了所有硬件，開箱即用。此外，ADI還提供了包括測量心率和血氧飽和度等在內的一系列算法，以幫助設計人員快速輕松地開發健康監測應用。
Rafik Mitry于2019年取得慕尼黑工業大學（TUM）電氣工程碩士學位后加入貿澤電子，他在該所大學中還從事過三年能源收集領域的研究工作。
作為貿澤的技術營銷工程師，Rafik撰寫的內容獨特而富含技術性，反映電子行業當前和未來技術趨勢。除了緊跟最新技術趨勢外，Rafik還是航空和網球的狂熱愛好者。
作者簡介
Rafik Mitry于2019年取得慕尼黑工業大學（TUM）電氣工程碩士學位后加入貿澤電子，他在該所大學中還從事過三年能源收集領域的研究工作。
作為貿澤的技術營銷工程師，Rafik撰寫的內容獨特而富含技術性，反映電子行業當前和未來技術趨勢。除了緊跟最新技術趨勢外，Rafik還是航空和網球的狂熱愛好者。
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