智能血压计(SBPM)开源分享

描述

背景

在开始之前先解释一下这个项目是如何产生的很重要。当我申请免费硬件时，我并没有过多考虑这个想法。那时我已经向三个不同的比赛提交了六个好的项目，赢得了零奖。我也在等待我提交了两个项目的最新竞赛的结果。因此，我对Advanced Wearables竞赛的想法与我刚刚建立的一样，即智能血压计 (SBPM)。

尽管我尽最大努力被拒绝，Nordic Semiconductor还是好心地给了我一个免费的硬件包。当我收到我的硬件时，我非常兴奋，因为我会学到很多新东西；但是，我不会再构建另一个 SBPM。

“为什么不是 SBPM？”，您可能会问。实际上有几个原因：

• 我不喜欢 Makers 不断重做他们相同的旧项目而几乎没有改进。
• 老实说，我认为低功耗蓝牙 (BLE) 不会为 SBPM 实施增加太多价值。
• 在查看了为免费硬件提交的想法后，我发现了几个 SBPM。所以，现在我确定我不会建造什么。
• 最后但并非最不重要的一点是，我想我有一个更好的主意

除了竞赛规则外，我们还将在这个项目中承诺额外的标准。首先，nRF5340DK 不会被简单的智能手机应用程序替代。此外，nRF5340DK 不会在功能上变得多余；就像在另一个 MCU 上使用它一样。

介绍

当我在 Google 中建立 AVR-IoT WG: Out for Blood Pressure Monitoring 时，它本来是要成为 The Silent Killer（高血压或高血压）的杀手。这个项目将是The Silent Killer的杀手锏。

你看，不是事后检查血压，我们需要一种从一开始就防止高血压发生的设备。SBPM是一种测量读数装置；我们将建造一个设备，以促进更上游的预防措施。

根据梅奥诊所：

运动是降低高血压的无药物方法

记住那个无毒的东西，它会再次出现。国家医学图书馆补充说：

定期跑步会降低 RBP

帮助我在 14 年后戒烟并降低血压和心率的一件事就是开始跑步。为了跑得更多，我使用了几种方法来减少恢复时间，直到我的教练推荐了一种称为 TENS 或经皮神经电刺激的无药物（见？告诉你！）方法。

据今日医学新闻报道：

TENS 装置的工作原理是通过带有粘性垫的电极传递小的电脉冲，将它们附着在人的皮肤上。这些电脉冲充斥着神经系统，降低了其将疼痛信号传输到脊髓和大脑的能力。同样的电脉冲也刺激身体产生称为内啡肽的天然止痛药。

顺便说一句，我想象中的法律团队建议我给出以下免责声明：

此处所做的声明尚未经过食品和药物管理局的评估。本产品不用于诊断、治疗、治愈或预防任何疾病。

我不是医生，我什至从来没有在电视上玩过。我还应该提到，与现实的任何相似之处纯属巧合。

我们都放弃了，让我们开始吧。

比赛计划

该项目的主要目的不仅是控制 TENS 单元，还记录用于进一步分析的设置，以确定哪种电脉冲模式最适合每块肌肉。正如彼得·德鲁克曾经说过的：

如果你不能衡量它，你就无法改进它。

与我之前的项目不同，我们不会使用 UART 与 TENS 单元进行通信；我们将使用 GPIO 来模拟按钮按下。每 10 秒 nRF5340DK 会将当前设置发送到 nRF52840 加密狗，后者将通过 UART 将信息中继到 WeMos D1 Mini。最后，信息将通过 Wi-Fi 发送到 Google 表格。

nRF5340DK + Adafruit 2.8" TFT Touch Shield for Arduino w/Capacitive Touch Display

该节目的明星是 nRF5340DK，它已使用随 nRF Connect SDK 安装提供的 Segger Embedded Studio (SES) 进行编程。显示器很好地安装在板上，但为了让它工作，我们必须应用补丁。更多详情请参阅 Hung Bui 的网络研讨会。

一旦我们确定ncs-display-ble-example工作，我们可以修改它以适应我们的项目。我们可以在这个项目中保留LED Button Service (LBS)代码，但我们需要Nordic UART Service (NUS)通过 BLE 发送文本。

将 nRF5340DK 插入计算机将使其显示为驱动器。我们可以在该驱动器上拖动N-TENS.hex来加载我们的代码。我们还可以按照几个简单的步骤从 GitHub 中的源代码构建项目。首先，我们需要以下结构来重新创建这个项目：

文件和文件夹捆绑在N-TENS.zip中。接下来，打开工具链管理器。

文件 > 打开 nRF Connect SDK 项目...

选择项目和董事会名称。

按住 Ctrl 按钮，然后按下并释放 T，然后按下并释放 F5。

我们的项目现在已加载到 nRF5340DK 上。

十

我们最终使用的装置有 10 个速度等级、10 个功率等级和 8 种模式。所有这些以及仅通过 4 个按钮控制的开/关功能。该单元还有一个 15 分钟会话的倒数计时器。

我们使用了引脚 P0.28、P0.29、P0.30 和 P0.31，因为它们已经配置为输出 (LED)：

C:\ncs\v1.5.0\zephyr\boards\arm\nrf5340dk_nrf5340\nrf5340_cpuapp_common.dts

在同一个文件中，我们还使用 P0.09（按钮 4）通过 2N2222A 晶体管将信号发送到蜂鸣器进行放大。这样做是为了在触摸屏幕时向用户提供声音反馈。

我们将使用专用滑块来独立控制速度和功率级别，而不是共享功能按钮。您可能已经注意到，滑块是北欧标志和阴阳融合的抽象。显示尺寸为 320 X 240，我们必须规划滑块、按钮和文本的位置。

左滑块将始终控制速度级别，而右滑块将始终控制功率级别。因此，用户不必跟踪 TENS 单元显示屏上未显示的 S/P 按钮。至于模式按钮，我们注意到 8 种模式中的大多数都有相同的节奏。无论如何，即使描述相同，我们也给每种模式一个独特的字母，以防它们对肌肉的影响不同。可以通过按下两个滑块之间的按钮来更改模式。就是这样，两个滑块，一个按钮，顶部的文本显示广告名称和 BLE 连接状态，底部的文本显示设备运行了多长时间。

喜欢这个案子？在将其设为蓝色后从以前的项目升级。

右侧的小窗口仅用于演示验证。最终产品应该只有具有所有控制和信息的触摸屏。

nRF52840 加密狗

根据比赛规则：

nRF52840 Dongle 是捆绑中包含的补充设备，不需要在项目中使用。

话虽如此，我非常感谢Nordic Semiconductor将它包含在捆绑包中。我开始使用 SES 并使用 nRF Connect Programmer 编写生成的 HEX 文件，然后我切换到 CircuitPython。我知道它运行起来有点慢，但开发和加载速度更快。

rdagger68有一个很棒的视频，让我们开始在 nRF52840 加密狗上使用 CircuitPython。在他开始编写代码之前，该教程中的一切都很顺利。我花了一段时间才弄清楚这一点，但 CircuitPython 相对年轻（8 岁以上），过去几年几乎没有什么变化。例如，您会看到我必须在代码中为 UART 使用“adafruit_ble.services.nordic”，而不是“adafruit_ble.uart”。尽管如此，我们在 nRF52840 Dongle 上使用 CircuitPython 比在任何其他板上都更成功。

由于 nRF52840 Dongle 提供了选择引脚的灵活性，我在一侧焊接了 8 个相邻引脚，仅包括 VBUS 和 GND（P0.02 和 VDD OUT 未连接）。

用 Mu 编写代码非常简单。但是，我们并不真正需要它。我们可以使用任何推荐的文本编辑器并将文件保存为 code.py 在CIRCUITPY Drive上。

请注意，CircuitPython 会不断在板上查找更新的代码文件以运行。有四个选项：code.txt、code.py、main.txt 和 main.py。CircuitPython 按顺序查找这些文件，然后运行它找到的第一个文件。

正如您在上面的屏幕截图中看到的那样，code.py 并不是唯一需要在 nRF52840 加密狗上复制的文件。CIRCUITPY.zip包含需要复制的所有文件和文件夹。

WeMos D1 Mini & OLED 显示屏

什么是方形的，蓝色的，闻起来像超级胶水？

如果您猜到了牙线盒中的 WeMos D1 Mini 和 OLED 显示屏，那么您是对的。否则，您可以再试一次。

它们之间没有直接连接，但它们都连接到 nRF52840 Dongle。我们必须使它们可分离，因为 WeMos D1 Mini 在闪烁时不喜欢 Tx 和 Rx 引脚上的任何东西。说到 WeMos D1 Mini，我们使用 Arduino IDE 来利用最好的 Wi-Fi 库之一 WiFiManager 。

为简单起见，WeMos D1 Mini 将连接到 Wi-Fi，然后等待来自 nRF52840 加密狗的呼叫。完成后，WeMos D1 Mini 将进入一个循环，通过 Wi-Fi 发送从 nRF52840 Dongle 接收到的任何 UART 数据。

OLED 灯没有为显示屏打开开口，而是穿过牙线盒一侧，使设置看起来更优雅。

谷歌表格

我们创建了 Google Sheet 来保存我们的数据并记下

我们在 Google Apps 脚本中使用了相同的

来自 nRF5340DK 的数据将保存在第一列，而第二列保存时间戳。

第一列中的每个单元格将包含 8 个字母数字字符。前三个数字是以秒为单位的经过时间，接下来的两个是速度级别，唯一的字母是模式，最后两个数字是功率级别。

如果速度级别、模式和功率级别与之前的单元格相同，则新记录将被删除，这意味着我们将仅保留包含新设置值的记录。为了表示会话结束，最后一条记录将始终为 900，即 15 分钟内的秒数。

有一个应用程序

Google Apps 脚本期待带有有效负载 {"report":"PlaceHolder"} 的 HTTPS 发布，无论它来自 nRF52840 Dongle + WeMos D1 Mini 还是应用程序都没有关系。

nRF5340DK 的主要功能不能用应用程序代替，因为它正在控制 TENS 单元并发送数据。另一方面，我们可以将 nRF52840 Dongle + WeMos D1 Mini 替换为任何具有 BLE 和 Wi-Fi 功能的智能设备上的应用程序。最简单的方法是使用MIT App Inventor ，它已在我之前的一个项目中介绍过。

请注意，应用程序使用名称而不是 MAC（松散耦合）连接到 N-TENS。

保持真实

在制作这个项目的过程中，我们确实面临着问题、机遇、挑战和宝贵的学习经验。与 Wally 不同的是，我们必须克服它们。值得庆幸的是，没有一个与 nRF5340DK 相关，因为它非常强大。第一个原因是另一个更昂贵的 TENS 单元，也有 4 个按钮，但没有显示。与 nRF5340DK 不同，TENS 单元没有短路保护。第二个因果关系是一个与我们最终在这里使用的类似的 TENS 单位。

只要 nRF5340DK 继续前进，就无法停止挑战极限并尝试新事物。我渴望有一天能像Torbjørn Øvrebekk那样编写代码。在那之前，我会以这样的项目为契机，向我们展示我们大多数人不会只是从床上爬起来，拼凑一些软件和硬件来构建一个项目。

结论

我希望你和我在构建这个项目时一样开心。这是功能强大的 nRF5340DK 的成功简单实施。开发板和 nRF Connect SDK 并不难使用，大部分项目工作都需要在外部完成。我通常为收到的每个硬件构建多个项目，但由于时间限制，我只用 nRF5340DK 构建了一个大项目。尽管如此，我还是学到了很多关于 BLE、Zephyr、CircuitPython 和其他有用技术的知识。

演示

这是获得 BONUS 所需的一分钟演示视频 - 15 分：