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Max30100 可穿戴光電式的血氧心率傳感器IC 總體描述： Max30100是一款集成的脈搏血氧和心率檢測(cè)傳感器。它使用了兩個(gè)LED燈，一個(gè)用來(lái)優(yōu)化光學(xué)的光電探測(cè)器，和低噪聲模擬信號(hào)處理器，用來(lái)檢測(cè)脈搏的血氧和心率信號(hào)。 Max30100的運(yùn)行電壓在1.8V到3.3V之間，并且可以通過(guò)軟件來(lái)控制，待機(jī)電流極小，可以忽略不計(jì)，這樣可以使電源在如何時(shí)候都能保持連接狀態(tài)。
應(yīng)用： - 可穿戴設(shè)備；
- 健身設(shè)備；
- 醫(yī)療監(jiān)控設(shè)備；、
Benefts和功能 - 完整的脈搏血氧計(jì)和心率傳感器解決方案簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)。
集成的LED,照片傳感器和高性能模擬面前端小x 2.8毫米2.8毫米5.6毫米14-Pin光學(xué)增強(qiáng)System-in-Package - 超低功耗操作增加電池壽命，可穿戴設(shè)備可編程采樣率和當(dāng)前電力儲(chǔ)蓄超低關(guān)閉當(dāng)前(0.7,typ）
- 先進(jìn)的功能提高了測(cè)量性能的高SNR提供了健壯的運(yùn)動(dòng)工件彈性集成環(huán)境光消除高采樣率能力快速數(shù)據(jù)輸出能力
Table1 寄存器圖表及其描述 詳細(xì)描述： 1、中斷狀態(tài)寄存器（基地址0x00） 總共有5個(gè)中斷狀態(tài)，每個(gè)中斷狀態(tài)控制都是一樣的：高電平的相關(guān)中斷使能，直到中斷被清除，中斷才停止。 無(wú)論什么時(shí)候，只要中斷寄存器被讀或者中斷寄存器被觸發(fā)，中斷都會(huì)被清除。例如：如果SpO2傳感器被觸發(fā)當(dāng)轉(zhuǎn)換完成，讀到FIFO的數(shù)據(jù)寄存器或者中斷引腳的中斷寄存器被清除，中斷狀態(tài)寄存器會(huì)被清除，中斷寄存器為0. - 、Bit7：FIFO數(shù)據(jù)填滿了的標(biāo)志（A_FULL）
在SpO2和心率的模式下，當(dāng)FIFO的寫(xiě)指針和讀指針都被減去一時(shí)就會(huì)被觸發(fā)，這也是說(shuō)明FIFO只有一個(gè)數(shù)字沒(méi)有填滿。如果FIFO的數(shù)據(jù)在下一個(gè)轉(zhuǎn)換之前沒(méi)有被讀出，那么FIFO的數(shù)據(jù)就會(huì)丟失。 - 、Bit6：片內(nèi)溫度讀標(biāo)志位（TEMP_RDY）
當(dāng)內(nèi)部溫度傳感器的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換完成，這個(gè)中斷就會(huì)被觸發(fā)，此時(shí)處理器就可以讀溫度的數(shù)據(jù)寄存器了。 - 、Bit5：心率數(shù)據(jù)完成標(biāo)志位（HR_RDY）
在心率或者SpO2模式下，當(dāng)每個(gè)數(shù)據(jù)都被搜集后，這個(gè)中斷就會(huì)被觸發(fā)。一個(gè)心率數(shù)據(jù)只是由一個(gè)紅外（IR）數(shù)據(jù)組成。當(dāng)FIFO數(shù)據(jù)寄存器被讀后，這個(gè)中斷就會(huì)被自動(dòng)的觸發(fā)。 - 、Bit4：SpO2數(shù)據(jù)完成標(biāo)志位（SPO2_RDY）
在SpO2的模式下，當(dāng)每次的數(shù)據(jù)都被轉(zhuǎn)換完成這個(gè)中斷就會(huì)被觸發(fā)。一個(gè)SpO2的數(shù)據(jù)由一個(gè)紅外（IR）和一個(gè)紅光的點(diǎn)組成。當(dāng)FIFO數(shù)據(jù)寄存器被讀后，這個(gè)中斷就會(huì)被自動(dòng)的觸發(fā)。 省略 - 、Bit0：電源準(zhǔn)備完成標(biāo)志位（PWR_RDY）
在開(kāi)機(jī)或者低功耗狀態(tài)下，當(dāng)電源電壓在過(guò)低鎖定（UVLO）之下或者之上，控制器（IC）開(kāi)機(jī)并且數(shù)據(jù)收集完成，這個(gè)中斷就會(huì)被觸發(fā)。 2、中斷使能寄存器（基地址0x01） 在MAX30100 IC里，每一個(gè)硬件中斷的來(lái)源都可以使用軟件寄存器來(lái)控制其不使能狀態(tài)，除了電源準(zhǔn)備完成中斷。開(kāi)機(jī)中斷不能被打斷，因?yàn)樵贛AX30100復(fù)位時(shí)，默認(rèn)狀態(tài)下是不使能的。 當(dāng)中斷使能位被設(shè)置成0的時(shí)候，相應(yīng)的中斷在其寄存器中是1（上一個(gè)介紹），但是INT引腳不是低電平（相反電平）。（B3:B0設(shè)置為0）
3、FIFO寄存器（基地址 0x02—0x05）  ①、FIFO寫(xiě)指針寄存器（FIFO Write Pointer）（FIFO_WR_PTR基地址 0x02） FIFO寫(xiě)指針指向MAX30100寫(xiě)的下一個(gè)數(shù)據(jù)或命令的位置。這個(gè)指針把每一個(gè)數(shù)據(jù)或者命令放進(jìn)FIFO中。當(dāng) MOD[2:0]被設(shè)置的時(shí)候，也可以通過(guò)IIC總線的方式進(jìn)行改變。 ②、FIFO溢出計(jì)數(shù)器寄存器（OVF_COUNTER基地址 0x03） 當(dāng)FIFO寄存器的數(shù)據(jù)記滿數(shù)據(jù)，采樣的數(shù)據(jù)將溢出FIFO寄存器，并且數(shù)據(jù)將會(huì)丟失。OVF_COUNTER 會(huì)保存溢出的數(shù)據(jù)。保存在0xF中。當(dāng)所有的數(shù)據(jù)從FIFO中取出，OVF_COUNTER就會(huì)被置零。 ③、FIFO 讀指針寄存器（FIFO_RD_PTR基地址 0x04） FIFO讀指針指向處理器通過(guò)IIC總線從FIFO通道獲取的下一個(gè)數(shù)據(jù)。每次只從FIFO取出一個(gè)數(shù)據(jù)。當(dāng)在讀數(shù)據(jù)的時(shí)候，控制器也可以使用這個(gè)寄存器來(lái)寫(xiě)命令或者數(shù)據(jù)到FIFO中，如果FIFO的數(shù)據(jù)傳輸出現(xiàn)錯(cuò)誤，也可以重新從其讀出樣本。 ④、FIFO數(shù)據(jù)寄存器（FIFO_DATA基地址 0x05） 循環(huán)的FIFO是16位的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，能夠存儲(chǔ)16個(gè)SPO2通道數(shù)據(jù)（Red 和 IR）。FIFO_DATA寄存器在IIC寄存器的映射下指向從FIFO中讀出的下一個(gè)數(shù)據(jù)。FIFO_RD_PTR（FIFO讀數(shù)據(jù)指針）指向這個(gè)數(shù)據(jù)。FIFO_DATA寄存器不會(huì)自動(dòng)增加其地址值，因此會(huì)反復(fù)讀取這個(gè)地址的數(shù)據(jù)。每一個(gè)樣本是4字節(jié)的數(shù)據(jù)，因此得到一個(gè)樣本需要讀取4次的FIFO_DATA寄存器。理論上上面的所有寄存器都可以進(jìn)行讀取或者寫(xiě)入數(shù)據(jù)，但是在實(shí)際上，只有FIFO_RD_PTR寄存器才可以進(jìn)行寫(xiě)入操作。其他的寄存器的數(shù)據(jù)只能自動(dòng)增加或者由MAX30100進(jìn)行填充（填滿）。當(dāng)開(kāi)始一個(gè)新的SPO2或者心率轉(zhuǎn)換，我們希望FIFO_RD_PTR、OVF_COUNTE、FIFO_WR_PTR寄存器能夠被清零，以確保FIFO是空并且是已知的狀態(tài)。當(dāng)從IIC讀取MAX30100寄存器時(shí)，地址指針寄存器就會(huì)自動(dòng)的增加，那么讀取的字節(jié)就是下一個(gè)寄存器發(fā)送的。FIFO_DATA寄存器不是這樣的，他的指針不會(huì)增加。在FIFO數(shù)據(jù)寄存器中下一個(gè)被發(fā)送的數(shù)據(jù)就是下一個(gè)可用的數(shù)據(jù)。
正常情況下，在一個(gè)IIC總線數(shù)據(jù)傳輸事件中，因?yàn)榧拇嫫鞯刂房捎米詣?dòng)增加，所以一次數(shù)據(jù)傳輸可用讀取所有的寄存器。除了FIFO_DATA寄存器，其他的都可以這樣讀取。地址0xFF寄存器的數(shù)據(jù)沒(méi)有意義。 - FIFO數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
FIFO的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器由16個(gè)IR和RED的ADC數(shù)據(jù)樣本存儲(chǔ)塊組成。每一個(gè)樣本由一個(gè)IR字和一個(gè)RED字，總共有4個(gè)這樣的字節(jié)數(shù)據(jù)組成。因此FIFO數(shù)據(jù)由4*16=64字節(jié)的數(shù)據(jù)組成。 每一個(gè)樣本數(shù)據(jù)由一個(gè)IR和一個(gè)RED數(shù)據(jù)字（2個(gè)寄存器）組成，因此每次讀取一個(gè)樣本，需要4個(gè)IIC字節(jié)數(shù)據(jù)讀一行。當(dāng)4字節(jié)樣本被讀取完畢，F(xiàn)IFO的讀指針就會(huì)自動(dòng)增加。 在心率模式下，每個(gè)樣本的第3和第4字節(jié)會(huì)被置0，但是其他的FIFO配置都是一樣的。
從FIFO讀取數(shù)據(jù)的例子，偽代碼： 第一步：得到FIFO_RD_PTR 開(kāi)始； 發(fā)送器件地址 + 寫(xiě) 模式 發(fā)送 FIFO_RD_PTR（地址0x04）； 再次啟動(dòng)開(kāi)始； 發(fā)送器件地址 + 讀 模式 讀 FIFO_WR_PTR （地址0x03）； 停止； 主控制器檢查從FIFO中讀取的樣本： NUM_AVAILABLE_SAMPLES = FIFO_WR_PTR – FIFO_RD_PTR（應(yīng)該考慮到指針包的問(wèn)題） NUM_SAMPLES_TO_READ = < NUM_AVAILABLE_SAMPLES 第二步：從FIFO讀取 NUM_SAMPLES_TO_READ 的樣本： 開(kāi)始； 發(fā)送器件地址 + 寫(xiě) 模式 發(fā)送 FIFO_DATA 地址（0x05）； 重新開(kāi)始； 發(fā)送器件地址 + 寫(xiě) 模式 for( i = 0 ;i< NUM_SAMPLES_TO_READ;i++) { 讀 FIFO_DATA； 保存 IR[15:8]; 讀 FIFO_DATA； 保存 IR[7:0]; 讀 FIFO_DATA； 保存 R[15:8]; 讀 FIFO_DATA； 保存 R[15:8]; } 停止； 第三步：寫(xiě)FIFO_RD_PTR寄存器。如果第二步成功了，在FIFO中的FIFO_RD_PTR指針就會(huì)指向下一個(gè)樣本，那么第三步就不是特別重要了。否則控制器適當(dāng)?shù)乃⑿翭IFO_RD_PTR寄存器，因此這個(gè)樣本就是重新讀取。 開(kāi)始； 發(fā)送器件地址 + 寫(xiě) 模式 發(fā)送FIFO_RD_PTR寄存器地址（0x04）； 寫(xiě)FIFO_RD_PTR； 停止； 把這一位置為 1，就會(huì)設(shè)置成省電模式。當(dāng)是設(shè)置成省電模式時(shí)，所有的寄存器都會(huì)保存他們當(dāng)前的值，并且其讀寫(xiě)功能正常。在這個(gè)模式下所有的中斷都是被清除。 當(dāng)這一位被置為1，所有的配置、閥閾值及數(shù)據(jù)寄存器都會(huì)被復(fù)位到上電狀態(tài)。唯一的例外是，當(dāng)溫度數(shù)據(jù)寄存器0x16和0x17沒(méi)有被清除時(shí)，并且RESET和TEMP_EN都被置1，聲明的情況不會(huì)發(fā)生。當(dāng)復(fù)位完成之后RESET位會(huì)被自動(dòng)置為0. 當(dāng)初始化單次溫度數(shù)據(jù)從溫度傳感器讀出來(lái)之后，這一位就會(huì)被清除。在SPO2或者心率模式下，和上面一樣。 - Bit6：高分辨率采樣使能SpO2（SPO2_HI_RES_EN）
這位設(shè)置為1，SpO2的ADC就會(huì)設(shè)置成16位采樣，LED脈沖為1.6ms（頻率625Hz） - Bit5：復(fù)位，默認(rèn)設(shè)置為0
- Bit4:2 ：SpO2采樣率設(shè)置
這一位被定義為有效掃描率控制，一個(gè)掃描由一個(gè)IR脈沖/轉(zhuǎn)換和一個(gè)RED轉(zhuǎn)換組成。 采樣率和脈沖寬度是相關(guān)的，樣本速率在脈沖寬度的時(shí)間內(nèi)設(shè)置一個(gè)上界。如果用戶選擇的樣本率對(duì)于選定的ledpw設(shè)置來(lái)說(shuō)太高了，那么可能的最高樣本率將被編入寄存器中。 這些位設(shè)置了LED脈沖寬度（IR和紅色具有相同的脈沖寬度），因此間接地設(shè)置了每個(gè)樣本中ADC的集成時(shí)間。ADC的分辨率與集成時(shí)間直接相關(guān)。 這一位設(shè)置紅色LED的電流大�。ǖ燃�(jí)）。 這一位設(shè)置紅外LED的電流大�。ǖ燃�(jí)）。 - 溫度數(shù)據(jù)寄存器（基地址0x16、0x17）
ADC采樣的溫度數(shù)值被分為兩個(gè)部分，一個(gè)是整數(shù)部分，一個(gè)是分?jǐn)?shù)部分。下面是其計(jì)算公式。 整數(shù)部分以二進(jìn)制補(bǔ)碼的形式存放在整數(shù)寄存器中（0x16） - 溫度小數(shù)數(shù)據(jù)寄存器（基地址0x17）
小數(shù)部分的數(shù)據(jù)以0.0625℃（1/16步進(jìn)）
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