描述

背景

在開(kāi)始之前先解釋一下這個(gè)項(xiàng)目是如何產(chǎn)生的很重要。當(dāng)我申請(qǐng)免費(fèi)硬件時(shí)，我并沒(méi)有過(guò)多考慮這個(gè)想法。那時(shí)我已經(jīng)向三個(gè)不同的比賽提交了六個(gè)好的項(xiàng)目，贏得了零獎(jiǎng)。我也在等待我提交了兩個(gè)項(xiàng)目的最新競(jìng)賽的結(jié)果。因此，我對(duì)Advanced Wearables競(jìng)賽的想法與我剛剛建立的一樣，即智能血壓計(jì) (SBPM)。

盡管我盡最大努力被拒絕，Nordic Semiconductor還是好心地給了我一個(gè)免費(fèi)的硬件包。當(dāng)我收到我的硬件時(shí)，我非常興奮，因?yàn)槲視?huì)學(xué)到很多新東西；但是，我不會(huì)再構(gòu)建另一個(gè) SBPM。

“為什么不是 SBPM？”，您可能會(huì)問(wèn)。實(shí)際上有幾個(gè)原因：

• 我不喜歡 Makers 不斷重做他們相同的舊項(xiàng)目而幾乎沒(méi)有改進(jìn)。
• 老實(shí)說(shuō)，我認(rèn)為低功耗藍(lán)牙 (BLE) 不會(huì)為 SBPM 實(shí)施增加太多價(jià)值。
• 在查看了為免費(fèi)硬件提交的想法后，我發(fā)現(xiàn)了幾個(gè) SBPM。所以，現(xiàn)在我確定我不會(huì)建造什么。
• 最后但并非最不重要的一點(diǎn)是，我想我有一個(gè)更好的主意

除了競(jìng)賽規(guī)則外，我們還將在這個(gè)項(xiàng)目中承諾額外的標(biāo)準(zhǔn)。首先，nRF5340DK 不會(huì)被簡(jiǎn)單的智能手機(jī)應(yīng)用程序替代。此外，nRF5340DK 不會(huì)在功能上變得多余；就像在另一個(gè) MCU 上使用它一樣。

介紹

當(dāng)我在 Google 中建立 AVR-IoT WG: Out for Blood Pressure Monitoring 時(shí)，它本來(lái)是要成為 The Silent Killer（高血壓或高血壓）的殺手。這個(gè)項(xiàng)目將是The Silent Killer的殺手锏。

你看，不是事后檢查血壓，我們需要一種從一開(kāi)始就防止高血壓發(fā)生的設(shè)備。SBPM是一種測(cè)量讀數(shù)裝置；我們將建造一個(gè)設(shè)備，以促進(jìn)更上游的預(yù)防措施。

根據(jù)梅奧診所：

運(yùn)動(dòng)是降低高血壓的無(wú)藥物方法

記住那個(gè)無(wú)毒的東西，它會(huì)再次出現(xiàn)。國(guó)家醫(yī)學(xué)圖書館補(bǔ)充說(shuō)：

定期跑步會(huì)降低 RBP

幫助我在 14 年后戒煙并降低血壓和心率的一件事就是開(kāi)始跑步。為了跑得更多，我使用了幾種方法來(lái)減少恢復(fù)時(shí)間，直到我的教練推薦了一種稱為 TENS 或經(jīng)皮神經(jīng)電刺激的無(wú)藥物（見(jiàn)？告訴你！）方法。

據(jù)今日醫(yī)學(xué)新聞報(bào)道：

TENS 裝置的工作原理是通過(guò)帶有粘性墊的電極傳遞小的電脈沖，將它們附著在人的皮膚上。這些電脈沖充斥著神經(jīng)系統(tǒng)，降低了其將疼痛信號(hào)傳輸?shù)郊顾韬痛竽X的能力。同樣的電脈沖也刺激身體產(chǎn)生稱為內(nèi)啡肽的天然止痛藥。

順便說(shuō)一句，我想象中的法律團(tuán)隊(duì)建議我給出以下免責(zé)聲明：

此處所做的聲明尚未經(jīng)過(guò)食品和藥物管理局的評(píng)估。本產(chǎn)品不用于診斷、治療、治愈或預(yù)防任何疾病。

我不是醫(yī)生，我什至從來(lái)沒(méi)有在電視上玩過(guò)。我還應(yīng)該提到，與現(xiàn)實(shí)的任何相似之處純屬巧合。

我們都放棄了，讓我們開(kāi)始吧。

比賽計(jì)劃

該項(xiàng)目的主要目的不僅是控制 TENS 單元，還記錄用于進(jìn)一步分析的設(shè)置，以確定哪種電脈沖模式最適合每塊肌肉。正如彼得·德魯克曾經(jīng)說(shuō)過(guò)的：

如果你不能衡量它，你就無(wú)法改進(jìn)它。

與我之前的項(xiàng)目不同，我們不會(huì)使用 UART 與 TENS 單元進(jìn)行通信；我們將使用 GPIO 來(lái)模擬按鈕按下。每 10 秒 nRF5340DK 會(huì)將當(dāng)前設(shè)置發(fā)送到 nRF52840 加密狗，后者將通過(guò) UART 將信息中繼到 WeMos D1 Mini。最后，信息將通過(guò) Wi-Fi 發(fā)送到 Google 表格。

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

該節(jié)目的明星是 nRF5340DK，它已使用隨 nRF Connect SDK 安裝提供的 Segger Embedded Studio (SES) 進(jìn)行編程。顯示器很好地安裝在板上，但為了讓它工作，我們必須應(yīng)用補(bǔ)丁。更多詳情請(qǐng)參閱 Hung Bui 的網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)。

一旦我們確定ncs-display-ble-example工作，我們可以修改它以適應(yīng)我們的項(xiàng)目。我們可以在這個(gè)項(xiàng)目中保留LED Button Service (LBS)代碼，但我們需要Nordic UART Service (NUS)通過(guò) BLE 發(fā)送文本。

將 nRF5340DK 插入計(jì)算機(jī)將使其顯示為驅(qū)動(dòng)器。我們可以在該驅(qū)動(dòng)器上拖動(dòng)N-TENS.hex來(lái)加載我們的代碼。我們還可以按照幾個(gè)簡(jiǎn)單的步驟從 GitHub 中的源代碼構(gòu)建項(xiàng)目。首先，我們需要以下結(jié)構(gòu)來(lái)重新創(chuàng)建這個(gè)項(xiàng)目：

文件和文件夾捆綁在N-TENS.zip中。接下來(lái)，打開(kāi)工具鏈管理器。

文件 > 打開(kāi) nRF Connect SDK 項(xiàng)目...

選擇項(xiàng)目和董事會(huì)名稱。

按住 Ctrl 按鈕，然后按下并釋放 T，然后按下并釋放 F5。

我們的項(xiàng)目現(xiàn)在已加載到 nRF5340DK 上。

十

我們最終使用的裝置有 10 個(gè)速度等級(jí)、10 個(gè)功率等級(jí)和 8 種模式。所有這些以及僅通過(guò) 4 個(gè)按鈕控制的開(kāi)/關(guān)功能。該單元還有一個(gè) 15 分鐘會(huì)話的倒數(shù)計(jì)時(shí)器。

我們使用了引腳 P0.28、P0.29、P0.30 和 P0.31，因?yàn)樗鼈円呀?jīng)配置為輸出 (LED)：

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

在同一個(gè)文件中，我們還使用 P0.09（按鈕 4）通過(guò) 2N2222A 晶體管將信號(hào)發(fā)送到蜂鳴器進(jìn)行放大。這樣做是為了在觸摸屏幕時(shí)向用戶提供聲音反饋。

我們將使用專用滑塊來(lái)獨(dú)立控制速度和功率級(jí)別，而不是共享功能按鈕。您可能已經(jīng)注意到，滑塊是北歐標(biāo)志和陰陽(yáng)融合的抽象。顯示尺寸為 320 X 240，我們必須規(guī)劃滑塊、按鈕和文本的位置。

左滑塊將始終控制速度級(jí)別，而右滑塊將始終控制功率級(jí)別。因此，用戶不必跟蹤 TENS 單元顯示屏上未顯示的 S/P 按鈕。至于模式按鈕，我們注意到 8 種模式中的大多數(shù)都有相同的節(jié)奏。無(wú)論如何，即使描述相同，我們也給每種模式一個(gè)獨(dú)特的字母，以防它們對(duì)肌肉的影響不同。可以通過(guò)按下兩個(gè)滑塊之間的按鈕來(lái)更改模式。就是這樣，兩個(gè)滑塊，一個(gè)按鈕，頂部的文本顯示廣告名稱和 BLE 連接狀態(tài)，底部的文本顯示設(shè)備運(yùn)行了多長(zhǎng)時(shí)間。

喜歡這個(gè)案子？在將其設(shè)為藍(lán)色后從以前的項(xiàng)目升級(jí)。

右側(cè)的小窗口僅用于演示驗(yàn)證。最終產(chǎn)品應(yīng)該只有具有所有控制和信息的觸摸屏。

nRF52840 加密狗

根據(jù)比賽規(guī)則：

nRF52840 Dongle 是捆綁中包含的補(bǔ)充設(shè)備，不需要在項(xiàng)目中使用。

話雖如此，我非常感謝Nordic Semiconductor將它包含在捆綁包中。我開(kāi)始使用 SES 并使用 nRF Connect Programmer 編寫生成的 HEX 文件，然后我切換到 CircuitPython。我知道它運(yùn)行起來(lái)有點(diǎn)慢，但開(kāi)發(fā)和加載速度更快。

rdagger68有一個(gè)很棒的視頻，讓我們開(kāi)始在 nRF52840 加密狗上使用 CircuitPython。在他開(kāi)始編寫代碼之前，該教程中的一切都很順利。我花了一段時(shí)間才弄清楚這一點(diǎn)，但 CircuitPython 相對(duì)年輕（8 歲以上），過(guò)去幾年幾乎沒(méi)有什么變化。例如，您會(huì)看到我必須在代碼中為 UART 使用“adafruit_ble.services.nordic”，而不是“adafruit_ble.uart”。盡管如此，我們?cè)?nRF52840 Dongle 上使用 CircuitPython 比在任何其他板上都更成功。

由于 nRF52840 Dongle 提供了選擇引腳的靈活性，我在一側(cè)焊接了 8 個(gè)相鄰引腳，僅包括 VBUS 和 GND（P0.02 和 VDD OUT 未連接）。

用 Mu 編寫代碼非常簡(jiǎn)單。但是，我們并不真正需要它。我們可以使用任何推薦的文本編輯器并將文件保存為 code.py 在CIRCUITPY Drive上。

請(qǐng)注意，CircuitPython 會(huì)不斷在板上查找更新的代碼文件以運(yùn)行。有四個(gè)選項(xiàng)：code.txt、code.py、main.txt 和 main.py。CircuitPython 按順序查找這些文件，然后運(yùn)行它找到的第一個(gè)文件。

正如您在上面的屏幕截圖中看到的那樣，code.py 并不是唯一需要在 nRF52840 加密狗上復(fù)制的文件。CIRCUITPY.zip包含需要復(fù)制的所有文件和文件夾。

WeMos D1 Mini & OLED 顯示屏

什么是方形的，藍(lán)色的，聞起來(lái)像超級(jí)膠水？

如果您猜到了牙線盒中的 WeMos D1 Mini 和 OLED 顯示屏，那么您是對(duì)的。否則，您可以再試一次。

它們之間沒(méi)有直接連接，但它們都連接到 nRF52840 Dongle。我們必須使它們可分離，因?yàn)?WeMos D1 Mini 在閃爍時(shí)不喜歡 Tx 和 Rx 引腳上的任何東西。說(shuō)到 WeMos D1 Mini，我們使用 Arduino IDE 來(lái)利用最好的 Wi-Fi 庫(kù)之一 WiFiManager 。

為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，WeMos D1 Mini 將連接到 Wi-Fi，然后等待來(lái)自 nRF52840 加密狗的呼叫。完成后，WeMos D1 Mini 將進(jìn)入一個(gè)循環(huán)，通過(guò) Wi-Fi 發(fā)送從 nRF52840 Dongle 接收到的任何 UART 數(shù)據(jù)。

OLED 燈沒(méi)有為顯示屏打開(kāi)開(kāi)口，而是穿過(guò)牙線盒一側(cè)，使設(shè)置看起來(lái)更優(yōu)雅。

谷歌表格

我們創(chuàng)建了 Google Sheet 來(lái)保存我們的數(shù)據(jù)并記下

我們?cè)?Google Apps 腳本中使用了相同的

來(lái)自 nRF5340DK 的數(shù)據(jù)將保存在第一列，而第二列保存時(shí)間戳。

第一列中的每個(gè)單元格將包含 8 個(gè)字母數(shù)字字符。前三個(gè)數(shù)字是以秒為單位的經(jīng)過(guò)時(shí)間，接下來(lái)的兩個(gè)是速度級(jí)別，唯一的字母是模式，最后兩個(gè)數(shù)字是功率級(jí)別。

如果速度級(jí)別、模式和功率級(jí)別與之前的單元格相同，則新記錄將被刪除，這意味著我們將僅保留包含新設(shè)置值的記錄。為了表示會(huì)話結(jié)束，最后一條記錄將始終為 900，即 15 分鐘內(nèi)的秒數(shù)。

有一個(gè)應(yīng)用程序

Google Apps 腳本期待帶有有效負(fù)載 {"report":"PlaceHolder"} 的 HTTPS 發(fā)布，無(wú)論它來(lái)自 nRF52840 Dongle + WeMos D1 Mini 還是應(yīng)用程序都沒(méi)有關(guān)系。

nRF5340DK 的主要功能不能用應(yīng)用程序代替，因?yàn)樗诳刂?TENS 單元并發(fā)送數(shù)據(jù)。另一方面，我們可以將 nRF52840 Dongle + WeMos D1 Mini 替換為任何具有 BLE 和 Wi-Fi 功能的智能設(shè)備上的應(yīng)用程序。最簡(jiǎn)單的方法是使用MIT App Inventor ，它已在我之前的一個(gè)項(xiàng)目中介紹過(guò)。

請(qǐng)注意，應(yīng)用程序使用名稱而不是 MAC（松散耦合）連接到 N-TENS。

保持真實(shí)

在制作這個(gè)項(xiàng)目的過(guò)程中，我們確實(shí)面臨著問(wèn)題、機(jī)遇、挑戰(zhàn)和寶貴的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)。與 Wally 不同的是，我們必須克服它們。值得慶幸的是，沒(méi)有一個(gè)與 nRF5340DK 相關(guān)，因?yàn)樗浅?qiáng)大。第一個(gè)原因是另一個(gè)更昂貴的 TENS 單元，也有 4 個(gè)按鈕，但沒(méi)有顯示。與 nRF5340DK 不同，TENS 單元沒(méi)有短路保護(hù)。第二個(gè)因果關(guān)系是一個(gè)與我們最終在這里使用的類似的 TENS 單位。

只要 nRF5340DK 繼續(xù)前進(jìn)，就無(wú)法停止挑戰(zhàn)極限并嘗試新事物。我渴望有一天能像Torbj?rn ?vrebekk那樣編寫代碼。在那之前，我會(huì)以這樣的項(xiàng)目為契機(jī)，向我們展示我們大多數(shù)人不會(huì)只是從床上爬起來(lái)，拼湊一些軟件和硬件來(lái)構(gòu)建一個(gè)項(xiàng)目。

結(jié)論

我希望你和我在構(gòu)建這個(gè)項(xiàng)目時(shí)一樣開(kāi)心。這是功能強(qiáng)大的 nRF5340DK 的成功簡(jiǎn)單實(shí)施。開(kāi)發(fā)板和 nRF Connect SDK 并不難使用，大部分項(xiàng)目工作都需要在外部完成。我通常為收到的每個(gè)硬件構(gòu)建多個(gè)項(xiàng)目，但由于時(shí)間限制，我只用 nRF5340DK 構(gòu)建了一個(gè)大項(xiàng)目。盡管如此，我還是學(xué)到了很多關(guān)于 BLE、Zephyr、CircuitPython 和其他有用技術(shù)的知識(shí)。

演示

這是獲得 BONUS 所需的一分鐘演示視頻 - 15 分：

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