【CuriosityNano测评报告】06.驱动MAX30102血氧传感器的尝试
#申请原创#多年前曾经测试过美信MAX30102血氧脉搏传感器，使用的是STM32F103C8T6最小系统板，显示屏使用LCD5110。当时为了测试方便，我将MAX30102传感器固定在一个瓶盖内，手指正好可以塞进瓶盖内进行测量。下图为当时的测试装置：
当手指塞进瓶盖内，指腹贴在传感器芯片时，稍等几秒钟便可稳定显示出血氧饱和度及脉搏数，同时屏幕上还模拟出脉搏跳动的图形：
本次准备将这个测试移植到PIC18F16Q41核心板，但移植过程非常坎坷。首先在代码移植和分析过程中发现定义了多个下标为500的大数组，由于PIC18F16Q41的资源有限，编译出错，只好将这些数组的下标改为100。然后在测试过程中发现I只要挂接上MAX30102，I2C总线就会读写出错，万般无奈，只好另外启用两个引脚来模拟I2C操作。但模拟I2C也无法得到器件的回应信号，调试了几天都没有结果。下面是调试时用逻辑分析仪抓取的时序图：
这是血氧脉搏传感器在STM32F103C8T6最小系统板上运行时抓取的用于对比分析的时序图：
下面是模拟I2C的代码，这个代码是原来驱动DS1307日历模块的，应该不会有太大的问题：
#include "i2c.h"
/******************************************************************************************************************************************
* 函数名称: I2C_Start()
* 功能说明: 产生I2C传输的Start信号
* 输 入: 无
* 输 出: 无
******************************************************************************************************************************************/
void SI2C_Start(void)
{
SDA_OUT; //SDA输出
SDA_1;
SCL_1; //scl = 1;
DELAY_microseconds(2);
SDA_0; //sda = 0; scl为高时sda的下降沿表示“起始”
DELAY_microseconds(1);
SCL_0; //scl = 0; 钳住I2C总线，准备发送或接收数据
}
/******************************************************************************************************************************************
* 函数名称: I2C_Stop()
* 功能说明: 产生I2C传输的Stop信号
* 输 入: 无
* 输 出: 无
******************************************************************************************************************************************/
void SI2C_Stop(void)
{
SDA_OUT;
SCL_0; // scl = 0;
SDA_0; // STOP:when CLK is high DATA change form low to high
DELAY_microseconds(2);
SCL_1; // scl = 1;
DELAY_microseconds(1);
SDA_1; // sda = 1; sclk为高时sdat的上升沿表示“停止”
}
/******************************************************************************************************************************************
* 函数名称: I2C_Send()
* 功能说明: 向IIC总线发送一个字节的数据
* 输 入: byte dat 要发送的数据
* 输 出: 无
******************************************************************************************************************************************/
void SI2C_Send(uint8_t dat)
{
uint8_t i;
SDA_OUT;
SCL_0; //拉低时钟开始数据传输
for(i=0; i<8; i++)
{
if((dat&0x80)>>7)//准备好SDA数据
SDA_1;
else
SDA_0;
dat <<= 1; //dat <<= 1;
SCL_1; //拉高时钟等待从设备读取数据
DELAY_microseconds(3);
SCL_0; //拉低时钟准备下一位数据
DELAY_microseconds(2);
}
}
/******************************************************************************************************************************************
* 函数名称: I2C_Receive()
* 功能说明: 从IIC总线接收一个字节的数据
* 输 入: 无
* 输 出: byte 从IIC总线上接收到得数据
* 注意事项: 无
******************************************************************************************************************************************/
uint8_t SI2C_Receive(void)
{
uint8_t i,dat;
SDA_IN; //设置为输入
for(i=0;i<8;i++)
{
SCL_0;
DELAY_microseconds(1);
dat<<=1;
if(1 == SDA_X)
dat|=0x01;
}
return dat;
}
/******************************************************************************************************************************************
* 函数名称: I2CDoAck()
* 功能说明: 在应答位位置产生应答，从而继续连续传输
* 输 入: 无
* 输 出: 无
******************************************************************************************************************************************/
void SI2CDoAck(void)
{
SCL_0;
SDA_OUT;
SDA_0; //sda = 0; /拉低数据线，即给于应答
DELAY_microseconds(1);
SCL_1; //scl = 1;
DELAY_microseconds(1);
SCL_0; //scl = 0;
}
/******************************************************************************************************************************************
* 函数名称: I2CNoAck()
* 功能说明: 在应答位位置不产生应答，从而终止连续传输
* 输 入: 无
* 输 出: 无
******************************************************************************************************************************************/
void SI2CNoAck(void)
{
SCL_0;
SDA_OUT;
SDA_1; // sda = 1; 不拉低数据线，即不给于应答
DELAY_microseconds(1);
SCL_1; // scl = 1;
DELAY_microseconds(1);
SCL_0; // scl = 0;
}
/******************************************************************************************************************************************
* 函数名称: I2CIsAck()
* 功能说明: 检测从机应答位
* 输 入: 无
* 输 出: uint8_t 0=ACK_OK 从机产生了应答；1=ACK_NO 从机没有产生应答
******************************************************************************************************************************************/
uint8_t SI2CIsAck(void)
{
uint8_t i;
SDA_OUT;
SDA_1; // sda = 1; 释放数据线
DELAY_microseconds(1);
SDA_IN;
SCL_1; // scl = 1;
DELAY_microseconds(1);
while(SDA_X){
i++;
if(i>250){
SI2C_Stop(); //数据线未被拉低，即未收到应答
return 1;
}
}
SCL_0;
return 0;
}
/******************************************************************************************
* 函数名称: I2C_8bitByteRead()
* 功能说明: 从指定地址addr开始获取1个字节的数据
* 输 入: uint8_t I2Caddr 器件地址
* uint8_t addr 数据地址
* 输 出: uint8_t 返回读取的数值
* 备 注：
******************************************************************************************/
uint8_t I2C_8bitByteRead(uint8_t I2Caddr,uint8_t addr)
{
uint8_t dat;
SI2C_Start(); //产生起始信号
SI2C_Send(I2Caddr); //发送器件地址及读写位，0表示写
if(SI2CIsAck()) //检测器件是否有响应
{
SI2C_Stop(); //产生停止信号
return 2;
}
SI2C_Send(addr); //发送读取数据的起始地址
if(SI2CIsAck()) //检测器件是否有响应
{
SI2C_Stop(); //产生停止信号
return 3;
}
SI2C_Start(); //产生Repeated Start
SI2C_Send(I2Caddr|1); //发送器件芯片地址及读写位，1表示读
if(SI2CIsAck()) //检测器件是否有响应
{
SI2C_Stop(); //产生停止信号
return 4;
}
dat = SI2C_Receive();
SI2CDoAck();
SI2CNoAck(); //器件要求必须使用NOAck来结束数据读取
SI2C_Stop(); //产生停止信号
return dat;
}
/******************************************************************************************
* 函数名称: I2C_8bitBuffRead()
* 功能说明: 从指定地址addr开始获取size个字节的数据，获取的数据存储在全局变量数组I2C_Buff中
* 输 入: uint8_t I2Caddr 器件地址
* uint8_t addr 获取数据从addr开始
* uint8_t size 要获取的数据个数(1~8)
* 输 出: uint8_t 操作状态
* 备 注：长度不得超过16个字节
******************************************************************************************/
uint8_t I2C_8bitBuffRead(uint8_t I2Caddr,uint8_t addr,uint8_t size,uint8_t *buff)
{
uint8_t i;
SI2C_Start(); //产生起始信号
SI2C_Send(I2Caddr); //发送器件地址及读写位，0表示写
if(SI2CIsAck()) //检测器件是否有响应
{
SI2C_Stop(); //产生停止信号
return 2;
}
SI2C_Send(addr); //发送读取数据的起始地址
if(SI2CIsAck()) //检测器件是否有响应
{
SI2C_Stop(); //产生停止信号
return 3;
}
SI2C_Start(); //产生Repeated Start
SI2C_Send(I2Caddr|1); //发送器件芯片地址及读写位，1表示读
if(SI2CIsAck()) //检测器件是否有响应
{
SI2C_Stop(); //产生停止信号
return 4;
}
for(i=0;i<size;i++) //从addr处读取size个字节的数据
{
buff = SI2C_Receive();
SI2CDoAck();
}
SI2CNoAck(); //器件要求必须使用NOAck来结束数据读取
SI2C_Stop(); //产生停止信号
return *buff;
}
/******************************************************************************************
* 函数名称: I2C_8bitByteWrite()
* 功能说明: 从指定地址addr开始写入1个字节的数据
* 输 入: uint8_t I2Caddr 器件地址
* uint8_t addr 数据地址
* 输 出: uint8_t 返回读取的数值
* 备 注：
******************************************************************************************/
uint8_t I2C_8bitByteWrite(uint8_t I2Caddr,uint8_t addr,uint8_t dat)
{
SI2C_Start(); //产生起始信号
SI2C_Send(I2Caddr|0); //发送从设备芯片地址及读写位，0表示写
if(SI2CIsAck()) //检测从设备是否有响应
{
SI2C_Stop(); //产生停止信号
return 1;
}
SI2C_Send(addr); //发送数据要写入的地址
if(SI2CIsAck()) //检测从设备是否有响应
{
SI2C_Stop(); //产生停止信号
return 2;
}
SI2C_Send(dat);
if(SI2CIsAck()) //检测从设备是否有响应
{
SI2C_Stop(); //产生停止信号
return 3;
}
SI2C_Stop(); //产生停止信号
return 0;
}
/**********************************************************************************************
* 函数名称: I2C_8bitBuffWrite()
* 功能说明: 向I2C器件的地址addr开始写入size个字节的数据，将要写入的数据存储在全局变量数组I2C_Buff中
* 输 入: uint8_t addr 数据被写入从addr开始的地址处
* uint8_t size 要设置的数据个数(1~8)
* 输 出: uint8_t 0= 成功1=出现错误
**********************************************************************************************/
uint8_t I2C_8bitBuffWrite(uint8_t I2Caddr,uint8_t addr,uint8_t size,uint8_t *buff)
{
uint8_t i = 0;
SI2C_Start(); //产生起始信号
SI2C_Send(I2Caddr|0); //发送器件芯片地址及读写位，0表示写
if(SI2CIsAck()) //检测器件是否有响应
{
SI2C_Stop(); //产生停止信号
return 1;
}
SI2C_Send(addr); //发送数据要写入的地址
if(SI2CIsAck()) //检测器件是否有响应
{
SI2C_Stop(); //产生停止信号
return 2;
}
for(i=0;i<size;i++)
{
SI2C_Send(buff);
if(SI2CIsAck()) //检测器件是否有响应
{
SI2C_Stop(); //产生停止信号
return 3;
}
}
SI2C_Stop(); //产生停止信号
return 0;
}
/******************************************************************************************
* 函数名称: I2C_16bitByteRead()
* 功能说明: 从指定地址addr开始获取1个字节的数据
* 输 入: uint8_t I2Caddr 器件地址
* uint16_t addr 双字节数据地址
* 输 出: uint8_t 返回读取的数值
* 备 注：
******************************************************************************************/
uint8_t I2C_16bitByteRead(uint8_t I2Caddr,uint16_t addr)
{
uint8_t dat;
SI2C_Start(); //产生起始信号
SI2C_Send(I2Caddr); //发送器件地址及读写位，0表示写
if(SI2CIsAck()) //检测从设备是否有响应
{
SI2C_Stop(); //产生停止信号
return 2;
}
SI2C_Send(addr>>8); //发送读取数据的起始地址
if(SI2CIsAck()) //检测从设备是否有响应
{
SI2C_Stop(); //产生停止信号
return 3;
}
SI2C_Send(addr|0x0F); //发送读取数据的起始地址低8位
if(SI2CIsAck()) //检测器件是否有响应
{
SI2C_Stop(); //产生停止信号
return 3;
}
SI2C_Start(); //产生Repeated Start
SI2C_Send(I2Caddr|1); //发送从设备芯片地址及读写位，1表示读
if(SI2CIsAck()) //检测从设备是否有响应
{
SI2C_Stop(); //产生停止信号
return 4;
}
dat = SI2C_Receive();
SI2CDoAck();
SI2CNoAck(); //从设备要求必须使用NOAck来结束数据读取
SI2C_Stop(); //产生停止信号
return dat;
}
/******************************************************************************************
* 函数名称: I2C_16bitBuffRead()
* 功能说明: 从指定地址addr开始获取size个字节的数据，获取的数据存储在全局变量数组I2C_Buff中
* 输 入: uint8_t I2Caddr 器件地址
* uint16_t addr 获取数据从addr开始（16位地址）
* uint8_t size 要获取的数据个数(1~8)
* 输 出: uint8_t 操作状态
* 备 注：长度不得超过16个字节
******************************************************************************************/
uint8_t I2C_16bitBuffRead(uint8_t I2Caddr,uint16_t addr,uint8_t size,uint8_t *buff)
{
uint8_t i;
SI2C_Start(); //产生起始信号
SI2C_Send(I2Caddr); //发送器件地址及读写位，0表示写
if(SI2CIsAck()) //检测从设备是否有响应
{
SI2C_Stop(); //产生停止信号
return 2;
}
SI2C_Send(addr>>8); //发送读取数据的起始地址
if(SI2CIsAck()) //检测从设备是否有响应
{
SI2C_Stop(); //产生停止信号
return 3;
}
SI2C_Send(addr|0x0F); //发送读取数据的起始地址低8位
if(SI2CIsAck()) //检测器件是否有响应
{
SI2C_Stop(); //产生停止信号
return 3;
}
SI2C_Start(); //产生Repeated Start
SI2C_Send(I2Caddr|1); //发送从设备芯片地址及读写位，1表示读
if(SI2CIsAck()) //检测从设备是否有响应
{
SI2C_Stop(); //产生停止信号
return 4;
}
for(i=0;i<size;i++) //从addr处读取size个字节的数据
{
buff = SI2C_Receive();
SI2CDoAck();
}
SI2CNoAck(); //从设备要求必须使用NOAck来结束数据读取
SI2C_Stop(); //产生停止信号
return *buff;
}
/******************************************************************************************
* 函数名称: I2C_16bitByteWrite()
* 功能说明: 从指定地址addr开始写入1个字节的数据
* 输 入: uint8_t I2Caddr 器件地址
* uint16_t addr 双字节数据地址
* 输 出: uint8_t 返回读取的数值
* 备 注：
******************************************************************************************/
uint8_t I2C_16bitByteWrite(uint8_t I2Caddr,uint16_t addr,uint8_t dat)
{
SI2C_Start(); //产生起始信号
SI2C_Send(I2Caddr|0); //发送从设备芯片地址及读写位，0表示写
if(SI2CIsAck()) //检测从设备是否有响应
{
SI2C_Stop(); //产生停止信号
return 1;
}
SI2C_Send(addr>>8); //发送读取数据的起始地址
if(SI2CIsAck()) //检测从设备是否有响应
{
SI2C_Stop(); //产生停止信号
return 3;
}
SI2C_Send(addr|0x0F); //发送读取数据的起始地址低8位
if(SI2CIsAck()) //检测器件是否有响应
{
SI2C_Stop(); //产生停止信号
return 3;
}
SI2C_Send(dat);
if(SI2CIsAck()) //检测从设备是否有响应
{
SI2C_Stop(); //产生停止信号
return 3;
}
SI2C_Stop(); //产生停止信号
return 0;
}
/**********************************************************************************************
* 函数名称: I2C_16bitBuffWrite()
* 功能说明: 向I2C器件的地址addr开始写入size个字节的数据，将要写入的数据存储在全局变量数组I2C_Buff中
* 输 入: uint16_t addr 数据被写入从addr开始的16位地址处
* uint8_t size 要设置的数据个数(1~8)
* 输 出: uint8_t 0= 成功1=出现错误
**********************************************************************************************/
uint8_t I2C_16bitBuffWrite(uint8_t I2Caddr,uint16_t addr,uint8_t size,uint8_t *buff)
{
uint8_t i = 0;
SI2C_Start(); //产生起始信号
SI2C_Send(I2Caddr|0); //发送从设备芯片地址及读写位，0表示写
if(SI2CIsAck()) //检测从设备是否有响应
{
SI2C_Stop(); //产生停止信号
return 1;
}
SI2C_Send(addr>>8); //发送读取数据的起始地址
if(SI2CIsAck()) //检测从设备是否有响应
{
SI2C_Stop(); //产生停止信号
return 3;
}
SI2C_Send(addr|0x0F); //发送读取数据的起始地址低8位
if(SI2CIsAck()) //检测器件是否有响应
{
SI2C_Stop(); //产生停止信号
return 3;
}
for(i=0;i<size;i++)
{
SI2C_Send(buff);
if(SI2CIsAck()) //检测从设备是否有响应
{
SI2C_Stop(); //产生停止信号
return 3;
}
}
SI2C_Stop(); //产生停止信号
return 0;
}
先后折腾了十多天了，代码移植尚未完成，模拟I2C也得不到器件的回应，现在仍在继续查找原因中。
你这传感器给力。 这个传感器有点简陋啊！ 本帖最后由 hu9jj 于 2021-9-17 09:01 编辑
此传感器只有指甲盖大小，见下面的照片：
为了使用方便，我将其固定在一个瓶盖里面，使用时只要将手指塞进就行：
这传感器可以啊~~有意思 这个传感器有点大 你这小瓶盖真给力，点赞，说实话模拟I2C确实不行 max30102有没有放大滤波的功能？ 有计算心率的功能吗 max30102模块内部的LED满足什么条件会亮 美信官方提供的两个算法PBA和SKA 采集PPG,包括信号处理及心率血氧算法 MAX30102心率血氧显示例程 有工程文件吗 做滤波算法了吗 有max30102或者30100的算法详解吗 max30102实现脉搏检测吗 楼主使用的是什么算法？ 用过这个测量心率，太跳了。