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? ? ? 一個很有意思的傳感器，BH1790GLC心率傳感器，這個傳感器是ROHM生產的，一個日本的廠家。其他的不說，就說說這個傳感器吧。
作為一名硬件開發設計人員，我拿到這個模塊第一反映是去官網下載其數據手冊，通過數據手冊去了解這個傳感器的特性。
當有一個脈搏信號傳遞過來時，會造成血管的體積發生變化，如上圖所示。傳感器就通過采集血管的變化來檢測脈搏。
整個傳感器框圖如下：
傳感器需要外接兩個綠色的LED燈珠，這個LED普通的還真不行，模塊使用的是SML-M13MT這個型號，它與普通的LED的區別是，其通過反射的方式，將光強在一定范圍內實現等效分布。
芯片內部有綠色LED的驅動電路，另外在傳感器的外部，有一組IRCUT濾波器，將外部的其它光線以及紅外光線濾除，讓綠光通過IRCUT，進入ADC去采集。最后數據通過IIC傳輸出來。
整個傳感器也沒有幾個用到幾個器件，但是我查了，這個模塊還真不便宜，網上報價是在100左右。
模塊的電路如下：
其他參數就不多少了，詳情可以查看傳感器的數據手冊，
整個傳感器的寄存器也沒有幾個，除了ID寄存器外，剩下就是控制寄存器，采集到的數據也是保存到DATOUT_LEDON 、DATOUT_OFF這兩組數據寄存器中。
還在手冊上有測量控制說明，不至于讓我感到太迷茫：
按照這個時序，我對0x41– 0x43寄存器進行了如下設置。
最后按照時序要求就，讀出DATOUT_LEDON 、DATOUT_OFF
我將讀出的DATOUT_LEDON 、DATOUT_OFF值通過串口打印出來，并畫了線。
下圖為我手指沒有放上去的時候的數據波形：
DATAOUT_LEDOFF（紅色）、DATAOUT_LEDON(藍色)的值幾乎保持穩定，在室內數據處在260左右。
放上手指，波形馬上發生了變化。
DATAOUT_LEDOFF（紅色）馬上下降到20附近、而DATAOUT_LEDON(藍色)有了很明顯跳動，跳動的幅度很小，而且DATAOUT_LEDON(藍色)值一直上升。
這樣的一個波形，當然如何去提取出脈搏數據？
又需要一個怎樣的算法？
IIR濾波器應該是比較適合的一種方案。
說到IIR濾波器，那就不得不說FIR濾波器，這兩個都是一種數字的線性濾波器，其兩者最大的區別是：
1、在相同的技術指標下, IIR濾波器由于存在著輸出對輸入的反饋，因而可用比FIR濾波器需要更少的參數和資源。
2、FIR濾波器可得到嚴格的線性相位, 而IIR濾波器則做不到這一點。
3、IIR濾波器可以設計成標準低通、高通、帶通、帶阻、全通濾波器，而FIR濾波器則要靈活得多，可以設計出理想正交變換器、理想微分器、線性調頻器等
所以在我們的應用中，考慮IIR濾波器就可以了。相位移位對我來說，沒有任何問題。
針對上圖中，當手指按下時的波形，需要對這個波形進行低通+高通的濾波。人體的脈搏正常范圍在60-100之間?？紤]到極端情況下，所以設置一個3.5HZ的低通濾波器和0.5HZ的高通濾波器，只需要截取0.5HZ - 3.5HZ范圍的信號。
先說說IIR濾波器，我這里選擇的是直接I型IIR濾波器，其基于二階Biquad級聯的方式來實現的。每個Biquad由一個二階的濾波器組成：
y[n] = b0 * x[n] + b1 * x[n-1] + b2 *x[n-2] + a1 * y[n-1] + a2 * y[n-2]
直接 I 型算法每個階段需要 5 個系數和 4 個狀態變量，如下圖。
x[n]就是輸入變量，y[n]就是基于IIR濾波之后的輸出值。
按照這樣的公式，就是可以實現一個1階的IIR濾波器，如果你在這個濾波器后面多加幾個這樣的濾波器，就可以實現多階的IIR濾波器。
公式有了，但是上面公式中的b0 、b1、 b2、a1、a2這些參數當怎么確定？？
答案是：使用MATLAB
使用fdatool打開濾波器設計工具箱
設置濾波器參數：
注意的是：我們配置的BH1790GLC心率傳感器輸出數據是按照32HZ的，所以濾波器的采樣頻率是32HZ，截至頻率是3.5HZ，
濾波器參數使用MATLAB輸出如下：
得到了濾波器的參數，開始寫代碼吧。
定義IIR濾波器參數結構體：
IIR濾波器初始化
IIR濾波器計算實現代碼如下：
關于濾波器的部分基本上 就是這么回事。
剩下的就是使用IIR濾波器。
程序按照32HZ的頻率去讀取傳感器的數據。
pw_GetMeasureData(&s_pwData);讀取傳感器的數據保存到s_pwData
pwCalc(&s_pwData,&pw);? ??? 數據經過IIR濾波之得到PW數據
濾波方式如下：
?
首先原始數據先經過滑動求平均之后，經過高通濾波器之后，在經過低通濾波器，最后輸出dataOut
現在我將原始數據和濾波之后的數據通過串口傳出來，波形顯示如下：
紅色DATAOUT_LEDON,藍色DATAOUT_LEDOFF,以及經過IIR濾波之后的數據 pw綠色
將PW波形放大之后：
可以看到，經過IIR濾波之后，pw幾乎呈現很規律的正弦波，這樣就可以很方便的統計出傳感器的脈搏心跳。
最后統計心跳，通過串口顯示如下：
當前心率為71，反復測試幾次，數值都在70-75，看來一致性還是不錯。
工商網監
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