完全集成模拟前端AFE4400的脉冲血氧仪应用

来源：http://blog.csdn.net/devintt/article/details/72639993

随着人们越来越重视医疗健康，相对应的产品也随之推出。TI就很好的走在前面，对于生理信号采集方面不仅推出了ADS124x系列和ADS129x系列，也推出了集成了光传感器AFE系列。

AFE4400 是一款非常适合于脉冲血氧仪应用的完全集成模拟前端 (AFE)。此器件包含一个具有集成模数转换器 (ADC) 的低噪声接收器通道、一个 LED 发射部件和针对传感器以及 LED 故障检测的诊断功能。

数据手册介绍到此结束。不废话，接下来介绍电路原理图。原理图也是根据数据手册的典型应用得到的。两个红光和红外LED选用的是DCM05（或者DCM03）

NRST为芯片复位，低电平有效，复位后需要重新配置寄存器。

PD_ALM为光电传感器断开信号，LED_ALM为LED断开信号，DIAG_END是检测终了信号，这3个信号可连接单片机，用于检测器件的连接情况。

AFE_PDN为低功耗引脚，低电平有效。

ADC_RDY为信号采集并转换完成，此时可通过SPI读取转换结果。

PCB布局也非常简单，左边芯片为AFE4400，右边的芯片是stm8L151.

程序方面主要讲一下寄存器配置和数据读取。

void AFE4404_Set_Value(void)

{

  //AFE4400_Set_Register(CONTROL0,        0x04);

  AFE4400_Set_Register(LED2STC,         6050);

  AFE4400_Set_Register(LED2ENDC,        7998);

  AFE4400_Set_Register(LED2LEDSTC,      6000);

  AFE4400_Set_Register(LED2LEDENDC,     7999);

  AFE4400_Set_Register(ALED2STC,        50);

  AFE4400_Set_Register(ALED2ENDC,       1998);

  AFE4400_Set_Register(LED1STC,         2050);

  AFE4400_Set_Register(LED1ENDC,        3998);

  AFE4400_Set_Register(LED1LEDSTC,      2000);

  AFE4400_Set_Register(LED1LEDENDC,     3999);

  AFE4400_Set_Register(ALED1STC,        4050);

  AFE4400_Set_Register(ALED1ENDC,       5998);

  AFE4400_Set_Register(LED2CONVST,      4);

  AFE4400_Set_Register(LED2CONVEND,     1999);

  AFE4400_Set_Register(ALED2CONVST,     2004);

  AFE4400_Set_Register(ALED2CONVEND,    3999);

  AFE4400_Set_Register(LED1CONVST,      4004);

  AFE4400_Set_Register(LED1CONVEND,     5999);

  AFE4400_Set_Register(ALED1CONVST,     6004);

  AFE4400_Set_Register(ALED1CONVEND,    7999);



  AFE4400_Set_Register(ADCRSTSTCT0,     0);

  AFE4400_Set_Register(ADCRSTENDCT0,    3);

  AFE4400_Set_Register(ADCRSTSTCT1,     2000);

  AFE4400_Set_Register(ADCRSTENDCT1,    2003);

  AFE4400_Set_Register(ADCRSTSTCT2,     4000);

  AFE4400_Set_Register(ADCRSTENDCT2,    4003);

  AFE4400_Set_Register(ADCRSTSTCT3,     6000);

  AFE4400_Set_Register(ADCRSTENDCT3,    6003);



  AFE4400_Set_Register(PRPCOUNT,        7999);



  AFE4400_Set_Register(CONTROL1,        0x100);

单片机用郭天祥的买个锐志单片机开发板，他们的程序写的很好，但是也要用郭天祥的教程，学半年左右，到了i2c之后，再就是液晶显示之后就可以开始嵌入式学习了。可以用韦山东的嵌入式开发板学习。

//  AFE4400_Set_Register(TIA_AMB_GAIN,    0x004481);

  AFE4400_Set_Register(TIA_AMB_GAIN,    0x004141);

  AFE4400_Set_Register(LEDCNTRL,        0x8F8F);

  AFE4400_Set_Register(CONTROL2,        0x100);

}

前面的寄存器是配置芯片的时序的，这里的配置使用的是官方手册给的数值，这里不做讨论，详细意思在手册上能查阅。由于我们使用的是8M的晶振，寄存器PRPCOUNT的值为7999，意味着一个周期为1ms，这里采样率为1000Hz,对于采集血氧饱和度足矣。

AFE4400读取寄存器的方式有些特别，根据手册所述需要设置CONTROL0的读写位之后才能读取数据。

void AFE4400_Set_READABLE(u8 isReadable)

{

  SPI_WriteByte(CONTROL0);  //写入寄存器地址

  SPI_WriteByte(0x00);

  SPI_WriteByte(0x00);

  SPI_WriteByte(isReadable);

}



u32 AFE4400_Read_Register(u8 reg_address)

{

  u32 temp0=0, temp1=0, temp2=0;

  u32 temp=0;



  AFE_CS_L;

  AFE4400_Set_READABLE(1);



  SPI_WriteByte(reg_address);  //写入寄存器地址

  temp0 = SPI_ReadByte();

  temp1 = SPI_ReadByte();

  temp2 = SPI_ReadByte();

  AFE_CS_H;



  temp = temp0<<16 | temp1<<8 | temp2;

  return temp;

}



void AFE4400_Set_Register(u8 reg_address, u32 data)

{

  AFE_CS_L;

  AFE4400_Set_READABLE(0);



  SPI_WriteByte(reg_address);  //写入寄存器地址

  SPI_WriteByte((data>>16)&0xFF);

  SPI_WriteByte((data>>8)&0xFF);

  SPI_WriteByte((data)&0xFF);

  AFE_CS_H;

}

数据读取通过ADC_RDY信号的下降沿触发之后使用SPI读取。

通过蓝牙发送到手机编写的APP中，画图显示波形。

最后附上驱动代码：http://download.csdn.net/detail/devintt/9849976

确定后，我们就可以单击下载了。说了这么多，主要是有好些朋友依然没有试过下载到真正的单片机中测试，希望看完之后，自己尝试下，会发现，仿真和现实还是不一样的。