描述

介紹

沉默的殺手是醫(yī)學(xué)界人士對高血壓或高血壓的稱呼。他們還給糖尿病、前列腺癌甚至一氧化碳賦予了相同的名稱。今天我們只關(guān)注高血壓，因為根據(jù)美國心臟協(xié)會的說法，如果不被發(fā)現(xiàn)（或不受控制），高血壓會導(dǎo)致很多事情，包括心臟病。根據(jù)疾病控制和預(yù)防中心 (CDC)的說法，這反過來又是美利堅合眾國的主要死因。在其他組織中，國際高血壓學(xué)會 (ISH)也贊同這些發(fā)現(xiàn)和準確測量的重要性。

既然我引起了您的注意，我虛構(gòu)的法律團隊建議我給出以下免責(zé)聲明：

此處所做的聲明尚未經(jīng)過食品和藥物管理局的評估。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，我什至從來沒有在電視上玩過。我還應(yīng)該提到，與現(xiàn)實的任何相似之處純屬巧合。

我們都放棄了，讓我們把這個節(jié)目放在路上吧。

比賽計劃

這是我在 AVR-IoT WG 板上發(fā)布的第二個項目。在第一個項目中，我們將開發(fā)板連接到私有 Google 云，將所有接收到的數(shù)據(jù)保存在 Firebase 中，并在 Google 表格中僅顯示最新的血壓監(jiān)測 (BPM) 數(shù)據(jù)。在這個項目中，我們將所有數(shù)據(jù)直接保存在 Google 表格中。我們將在這個項目中使用 Arduino IDE，因為它降低了許多新創(chuàng)客的進入門檻。在收到關(guān)于我之前的 AVR-IoT WG 項目和Helium Network GPS Tracking Directly In Google Sheets項目的良好反饋后，我正在使用 Google 表格。

AVR-IoT WG 將連接到 Wi-Fi 并將數(shù)據(jù)發(fā)送到 Google Sheets，這意味著我們將僅在 Arduino IDE 和 Apps Script 中編碼。建立連接后，BPM 將進行測量，結(jié)果將通過簡單的 HTTPS POST 請求發(fā)送。Apps 腳本隨后將解析數(shù)據(jù)并填充 Google 表格。

如果您還記得我們在介紹中談到“準確測量的重要性”。美國衛(wèi)生與公眾服務(wù)部國立衛(wèi)生研究院國家醫(yī)學(xué)圖書館國家生物技術(shù)信息中心研究了環(huán)境溫度對血壓的影響：

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因此，我們不僅會發(fā)送收縮壓、舒張壓和心率值，還會發(fā)送環(huán)境溫度和時間戳，為我們的數(shù)據(jù)提供一些背景信息，以便醫(yī)療保健專業(yè)人員進行更準確的解釋。最后，為了使數(shù)據(jù)更易于訪問，我們將以 Google 表格格式呈現(xiàn)。

在我們深入之前需要注意的幾點：

• 本教程中將按照與產(chǎn)品發(fā)展相關(guān)的順序介紹主題
• 文本片段，即“#:~:text=, ”用于突出顯示單個點，不應(yīng)脫離上下文

收集信息

一張圖片勝過千言萬語

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這是文檔中最有用的圖表之一。我們可以從AVR-IoT_WG_Schematics.pdf獲得一些信息。我們需要的第一件事是 CryptoAuthentication 的 I2C 地址，這樣我們就可以獲得序列號并避免在我們部署的每個設(shè)備中手動硬編碼值。我們需要獲取的下一個 I2C 地址是溫度傳感器的地址。

ATWINC15x0-MR210xB 數(shù)據(jù)表的第 18/59 頁

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我們不需要對 SPI 做任何事情，因為 ATmega4808 和 WINC1510 已經(jīng)連接。但是，我們需要從原理圖中找到 CHIP_EN、RESET、WAKE 和 IRQN 的引腳編號。我們也可以從 MPLAB X IDE 獲得相同的信息。

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硬件

AVR-IoT WG 開發(fā)板結(jié)合了功能強大的 ATmega4808 AVR? MCU、ATECC608A CryptoAuthentication? 安全元件 IC 和完全認證的 ATWINC1510 Wi-Fi? 網(wǎng)絡(luò)控制器 - 提供了將嵌入式應(yīng)用程序連接到 Google 云端的最簡單有效的方法物聯(lián)網(wǎng)核心平臺。該板將用于從非智能 BPM 中獲取數(shù)據(jù)并將其發(fā)送到谷歌云。

像他們一樣通用

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在等待我的 BPM 到達時，我偶然發(fā)現(xiàn)了 YouTube 上的一段視頻，其中Circuit Desolator 拆解了三個不同的 BPM。他的目標是通過每個設(shè)備上的內(nèi)部集成電路 (I2C) 總線接入電可擦除可編程只讀存儲器 (EEPROM)。一旦設(shè)備完成測量，它會將結(jié)果保存在 EEPROM 中，然后可以輕松檢索數(shù)據(jù)。這種方法需要一些拆卸和精密焊接。對我來說，那將是 B 計劃。

我的想法略有不同。我一收到并測試了 BPM，就拆開了它，然后我尋找了一個串行端口。最好的情況是，我會發(fā)現(xiàn)通用異步接收器/發(fā)送器 (UART) 的四個孔彼此相鄰，我必須找出哪個是 Vcc、GND、Tx 和 Rx。

那太容易了

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第二個挑戰(zhàn)是確定電壓電平。由于此 BPM 在兩個 1.5 伏電池上運行，因此電壓電平不太可能為 5 伏。我測量了 3.3 伏特，現(xiàn)在我已準備好迎接下一個挑戰(zhàn)，即找到波特率。我使用我的 FTDI 和以下Python 腳本來回答這個問題：

import serial.tools.list_ports as ports
import serial

BaudRates=[110, 150, 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600,
           14400, 19200, 28800, 31250, 38400, 57600,
           115200, 128000, 230400, 256000, 460800, 921600]

for p in ports.comports():
    for b in BaudRates:
        with serial.Serial(p.device,b,timeout=3) as s:
            print(s.name + ' ' + str(s.baudrate) + ' ' +
                  s.read(100).decode('unicode_escape'))
exit()

我必須打開 BPM 才能開始從 UART 讀取數(shù)據(jù)。給我可讀文本的波特率為 38400。AVR-IoT WG 的一個 USART 將使用該數(shù)字從 BPM 讀取數(shù)據(jù)。

答對了

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如果您對 Python 感到不舒服（恐懼癥），您也可以通過使用 Arduino IDE 串行監(jiān)視器并嘗試窗口右下角的所有波特率來得出相同的結(jié)論。

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在我們離開本節(jié)之前，我想指出我更喜歡使用 UART 而不是 I2C，因為我希望能夠在未來擴展這個項目。除了從設(shè)備讀取之外，我們還可以通過 UART 向設(shè)備寫入。目前，我們只需將 AVR-IoT WG 的電源和接地連接到 BPM，并將 BPM 的 Tx 連接到 AVR-IoT WG 的 Rx。AVR-IoT WG 和 BPM 開/關(guān)按鈕之間還需要一個連接。我們需要它，因為一旦我們?yōu)?BPM 供電，它就會進入設(shè)置模式。因此，我們需要退出該模式，然后打開設(shè)備以開始測量過程。

軟件 - Arduino IDE

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首先; 我們需要按照此處列出的步驟在 Arduino IDE 中安裝開發(fā)板。我們還需要為 CryptoAuthentication、Wi-Fi 和溫度傳感器安裝三個庫。

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需要在 Arduino IDE 之外進行的唯一修改是在 C:\Users\\Documents\Arduino\libraries\ArduinoECCX08\src\ECCX08.cpp 中，因為該文件使用 0x60 作為 I2C 地址。我們上面得到的 CryptoAuthentication 的 I2C 地址是 0x58。因此，我們需要改變：

ECCX08Class ECCX08(Wire, 0x60);

至

ECCX08Class ECCX08(Wire, 0x58);

這里需要注意的一點是 MPLAB X IDE 中的 I2C 地址是 7 位左對齊 (0xB0)，因此我們不能在不先右移（除以 2）的情況下使用它。

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請注意，我們在 C:\Users\\AppData\Local\Arduino15\packages\MegaCoreX\hardware\megaavr\1.0.6\variants\32pin-standard\pins_arduino.h 中使用了引腳號

軟件 - PlatformIO（可選）

相同的 Arduino 代碼適用于 PlatformIO。文件 platformio.ini 應(yīng)包括以下內(nèi)容：

[env:avr_iot_wg]
platform = atmelmegaavr
board = avr_iot_wg
framework = arduino
build_flags = -DARDUINO_AVR_ATmega4808
upload_protocol = pkobn_updi
lib_deps =
arduino-libraries/WiFi101@^0.16.1
adafruit/Adafruit MCP9808 Library@^2.0.0
arduino-libraries/ArduinoECCX08@1.3.5

請注意，一旦 PlatformIO 為我們安裝了庫，我們必須更新 I2C，如上所示。

軟件 - Apps 腳本

當您與醫(yī)生預(yù)約時，他們會要求您提前 15 分鐘到場，以填寫三份與您在網(wǎng)上注冊時提供的相同信息的文件。也就是說，你在沒人會看的紙上寫下你的姓名、地址、電話號碼和社會安全號碼三遍。如果你在走進之前沒有高血壓，現(xiàn)在你有。

不過說真的，期望具有這種技術(shù)意識水平的人直接從紙張過渡到云端是不現(xiàn)實的。我們使用了與上一個項目相同的 Google Sheets 和 Apps 腳本。我們添加了 doPost 函數(shù)來處理 AVR-IoT WG 發(fā)出的 POST 請求。

結(jié)論

我們可能無法像 Dwight Schrute 聲稱的那樣使用 BPM 作為測謊儀。盡管如此，我們還是能夠使用 AVR-IoT WG 通過簡單且安全的流程將 BPM 讀數(shù)發(fā)送到 Google 表格。

患者可以在就診前幾天或幾周內(nèi)使用該設(shè)備。當更換藥物對血壓至關(guān)重要時，也可以使用它。我們在這里要提到的最后一個用例是在流行病學(xué)調(diào)查中的使用，例如強調(diào)環(huán)境溫度對血壓讀數(shù)的影響的案例。

演示

全面披露：Hackster 好心只給了我一臺 AVR-IoT WG 設(shè)備。我必須在數(shù)據(jù)庫中再創(chuàng)建 6 個讀數(shù)來模擬來自多個設(shè)備的條目。在每一行的末尾，我根據(jù)我對下面圖表的解釋添加了一種顏色。

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前幾行來自上一個項目，并保留在這里以供比較。我們幾乎聽不見聲音，但只要 BPM 讀完，數(shù)據(jù)就會立即顯示在 Google 表格中。

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