树莓派pico+max30102实现心率、脉搏检测

max30102简介：

        MAX30102是高灵敏度血氧和心率生物传感器，它包括内部LED、光电探测器、光学元件和具有环境光抑制功能的低噪声电子设备。传感器内部通过一个1.8V电源和一个单独的5.0V电源为内部LED供电。利用标准I2C兼容接口进行通信，同时MAX30102传感器的封装上加了玻璃盖，极大地增强了芯片的抗干扰能力，使其测量效果可以达到更优。另外本模块可以通过软件断电，待机电流也可忽略不计，从而使电源导轨始终保持通电状态。MAX30102是高灵敏度血氧和心率生物传感器，它包括内部LED、光电探测器、光学元件和具有环境光抑制功能的低噪声电子设备。传感器内部通过一个1.8V电源和一个单独的5.0V电源为内部LED供电。利用标准I2C兼容接口进行通信，同时MAX30102传感器的封装上加了玻璃盖，极大地增强了芯片的抗干扰能力，使其测量效果可以达到更优。另外本模块可以通过软件断电，待机电流也可忽略不计，从而使电源导轨始终保持通电状态。

        此外对于测量脉搏主要方法有心电信提取，测量血压压力传感器测到的波动来计算脉率以及光容积法。对于MAX30102采用的便是光容积法。

        其基本原理是利用人体组织在血管搏动时造成透光率不同来进行脉搏和血氧饱和度测量的，其使用的传感器由光源和光电转换器两部分组成。通过绷带或夹子固定在病人的手指、手腕或耳垂。测血氧饱和度时，根据氧合血红蛋白(Hb02)和血红蛋白(Hb)对红光、红外光的吸收量来计算。血管随着心跳舒张和收缩，舒张时血量多，吸收的红光和红外光多，收缩时血量少，吸收的红光和红外光少。根据反射到传感器的光量周期性变化，可以计算出心率。血氧饱和度计算公式。

树莓派PICO：

        对于树莓派PICO网上的资料介绍都有很多，这里我就不在浪费大家的时间了。直接上代码

代码部分：

        代码主要便是使用i2c协议，配置max30102的寄存器，并从寄存器中读取出数据。注意该部分读取的是红光与红外光反射强度的原始数据：

from machine import Pin,I2C
import time


# 定义Max30102传感器的I2C地址
MAX30102_I2C_ADDR = 0x57

# 定义Max30102传感器的寄存器地址
REG_INTR_STATUS_1 = 0x00
REG_INTR_STATUS_2 = 0x01

REG_INTR_ENABLE_1 = 0x02
REG_INTR_ENABLE_2 = 0x03

REG_FIFO_WR_PTR = 0x04
REG_OVF_COUNTER = 0x05
REG_FIFO_RD_PTR = 0x06
REG_FIFO_DATA = 0x07
REG_FIFO_CONFIG = 0x08

REG_MODE_CONFIG = 0x09
REG_SPO2_CONFIG = 0x0A
REG_LED1_PA = 0x0C

REG_LED2_PA = 0x0D
REG_PILOT_PA = 0x10
REG_MULTI_LED_CTRL1 = 0x11
REG_MULTI_LED_CTRL2 = 0x12

REG_TEMP_INTR = 0x1F
REG_TEMP_FRAC = 0x20
REG_TEMP_CONFIG = 0x21
REG_PROX_INT_THRESH = 0x30
REG_REV_ID = 0xFE
REG_PART_ID = 0xFF

i2c = I2C(0,sda=Pin(8),scl=Pin(9),freq=400000)
i2c.scan()              # 扫描从设备
# 初始化Max30102传感器
def writ_to_register():
    # 势能寄存器
    i2c.writeto(0x57,bytearray([REG_INTR_ENABLE_1,0xc0]))
    i2c.writeto(0x57,bytearray([REG_INTR_STATUS_2,0x00]))
    # 
    i2c.writeto(0x57,bytearray([REG_FIFO_WR_PTR,0x00]))
    i2c.writeto(0x57,bytearray([REG_OVF_COUNTER,0x00]))
    i2c.writeto(0x57,bytearray([REG_FIFO_RD_PTR,0x00]))
    
    i2c.writeto(0x57,bytearray([REG_FIFO_CONFIG,0x4f]))
    
    i2c.writeto(0x57,bytearray([REG_MODE_CONFIG,0x03]))
    i2c.writeto(0x57,bytearray([REG_SPO2_CONFIG,0x27]))
    
    i2c.writeto(0x57,bytearray([REG_LED1_PA,0x024]))
    i2c.writeto(0x57,bytearray([REG_LED2_PA,0x024]))
    i2c.writeto(0x57,bytearray([REG_PILOT_PA,0x7f]))
    

def read_data():
    data = i2c.readfrom_mem(0x57,REG_FIFO_RD_PTR,1)
    write = i2c.readfrom_mem(0x57,REG_FIFO_WR_PTR,1)
    return data

# 读取数据
def read_fifo(address=0x57):
    """
    This function will read the data register.
    """
    red_led = None
    ir_led = None

    # read 1 byte from registers (values are discarded)
    reg_INTR1 = i2c.readfrom_mem(address, REG_INTR_STATUS_1, 1)
    reg_INTR2 = i2c.readfrom_mem(address, REG_INTR_STATUS_2, 1)

    # read 6-byte data from the device
    d = i2c.readfrom_mem(address, REG_FIFO_DATA, 6)
    # mask MSB [23:18]
    red_led = (d[0] << 16 | d[1] << 8 | d[2]) & 0x03FFFF
    ir_led = (d[3] << 16 | d[4] << 8 | d[5]) & 0x03FFFF

    return red_led, ir_led



if __name__ == "__main__":
    # 初始化Max30102传感器
    writ_to_register() 
    while True:
        # 读取脉搏数据
        pulse = read_fifo()
        print(pulse)
#         print(int.from_bytes(pulse))
        time.sleep_ms(10)

附上硬件接线图：

由于是晚上拍的可能会看不清在这口述一下，GND与VIN分别接上PICO的GND与3V3，SDA接GPIO8，SCL接GPIO9。 

        由于第一次写博客还不太熟悉，如果对大家有帮助的话请大家点赞支持一下。最后本文如有错误的地方还请指正。 浏览量高后续还会更新对原始数据处理求出心率与脉搏的部分。