1 前言
BMD101传感器是神念科技开发的心电传感器。目前有一些商家开发了BMD101传感器模块，基本上都是利用蓝牙直接传输数据到PC或手机端。而本文介绍通过串口将数据传送给单片机，并在单片机上完成数据解析和心电波形LCD显示的功能。


2 通信协议解读
BMD101 通过 UART 接口通信。这是一个标准的 UART 接口，定义为 1 个起始位，8 个数据位，1 停止位格式，波特率 57600。
串口输出的数据包格式如下：



包括Header（帧头）、data payload（数据有效载荷）、CRC校验字节三个部分。


帧头包括两个SYNC字节（其值均为0xAA），用于指示一帧数据的开始。帧头的plength字节用于指示数据有效载荷部分的字节数。它的值可能是0-169的某一值。


Data Payload 是由一系列连续的 DataRow 组成。分析 Data Payload 涉及到解析每个 DataRow。DataRow的组成如下：


DataRow 起始位可能有零个或多个[EXCODE]（扩展代码）字节，这些字节的值均为 0x55。EXCODE 字节数表示 Extended Code Level。Extended Code Level 是用来与

1. 字节一起确定DataRow的数据表示的是什么方面的信息。 如下表所示，例如：Extended Code Level为0和[CODE]=0x02决定了当前DataRow表示的是信号质量的信息.[/size][/font][font=微软雅黑][size=3] [/size][/font]
   
2. [font=微软雅黑][size=3]如果[CODE]字节在 0x00 和 0x7F 之间，那么DataRow就没有[LENGTH]字节，紧跟着[CODE]的是一个字节的[DATA]值，然后 DataRow 结束。[/size][/font]
   
3. [font=微软雅黑][size=3]
   
4. [/size][/font]
   
5. [font=微软雅黑][size=3]如果[CODE]字节的值在 0x80 和 0xFF 之间，那么紧跟着是[LENGTH]，它表示[DATA]的字节数。[/size][/font]
   
6. [font=微软雅黑][size=3]
   
7. [/size][/font]
   
8. [font=微软雅黑][size=3]通常我们从BMD101接收到的DataRow主要有三种：[CODE]=0x02，即信号质量数据，信号质量是一个介于0-200之间的数据，数值越大表示传感器采集到的信号质量越好，等于0时可能是因为电极与人体接触不良。[/size][/font]
   
9. [font=微软雅黑][size=3]
   
10. [/size][/font]
    
11. [font=微软雅黑][size=3][CODE]=0x03，即实时的心率数据，用一个字节表示。这也是BMD101的方便之处，开发者不必再通过算法求出心率，只需通过读取串口发送的心率数据即可，心率数据一般每秒发送一次，但在信号质量不佳时仍然会输出心率数据，因此在使用心率数据前应该验证信号质量是否过差。[/size][/font]
    
12. [font=微软雅黑][size=3]
    
13. [/size][/font]
    
14. [font=微软雅黑][size=3][CODE]=0x80时，输出的数据[DATA]表示原始的心电波形数据，每一个数据由16位补码组成，其值范围为-32768到32767之间。这16位数据的第一个字节是高8位字节，第二个字节是低8位，为了通过这两个字节还原心电波形数据值，可以通过以下代码完成：[/size][/font]
    
15. [font=微软雅黑][size=3]short raw =(Value[0]<<8) | Value[1];[/size][/font]
    
16. [font=微软雅黑][size=3][DATA]可能包含了很多个心电数据，因此可能由很多个字节组成，通常BMD101每秒输出512个原始心电波形数据，即采样率为512Hz。[/size][/font]
    
17. [font=微软雅黑][size=3]
    
18. [/size][/font]
    
19. [font=微软雅黑][size=3]数据包解析步骤[/size][/font]
    
20. [font=微软雅黑][size=3]从数据流中连续读取字节，直到[SYNC]字节（0xAA）时。[/size][/font]
    
21. [font=微软雅黑][size=3]读取下一个字节，并确保它也是一个[SYNC]字节（如果没有，返回步骤 1）。[/size][/font]
    
22. [font=微软雅黑][size=3]读[PLENGTH]字节。[/size][/font]
    
23. [font=微软雅黑][size=3]从[PAYLOAD…]中读取下一个 PLENGTH 字节，把它们保存在一个存储区域（如[/size][/font]
    
24. [font=微软雅黑][size=3]unsigned char payload [ 256 ]数组）。按照接收的顺序累加每一个字节到校验器中。[/size][/font]
    
25. [font=微软雅黑][size=3]使校验器中的低 8 位取反。这里是 C 代码：[/size][/font]
    
26. [font=微软雅黑][size=3]checksum &= 0xff；[/size][/font]
    
27. [font=微软雅黑][size=3]checksum = ~ checksum & 0xff；[/size][/font]
    
28. [font=微软雅黑][size=3]读取[CRC]字节并验证它是否符合你的计算校验和（如果没有，返回到步骤 1）。[/size][/font]
    
29. [font=微软雅黑][size=3]循环，直到 payload[]数组中所有字节（也就是 DataRows）被解析：[/size][/font]
    
30. [font=微软雅黑][size=3]a）解析和计算[EXCODE]字节的数值（0x55），一般在当前 DataRow 的开始。[/size][/font]
    
31. [font=微软雅黑][size=3]b）解析当前 DataRow 中的[CODE]字节数据。[/size][/font]
    
32. [font=微软雅黑][size=3]c）如果适用，解析当前 DataRow 中的[LENGTH]字节数据。[/size][/font]
    
33. [font=微软雅黑][size=3]d）分析和处理 当前 DataRow 中的[DATA…]字节（或数组），基于 DataRow 的 [EXCODE]等级、[CODE]和[LENGTH]。 [/size][/font]
    
34. [font=微软雅黑][size=3]e）如果不是所有的字节都从 payload []数组中解析完成，返回 a）解析下一个DataRow[/size][/font]
    
35. [font=微软雅黑][size=3]
    
36. [/size][/font]
    
37. [font=微软雅黑][size=3]3 STM32实现数据包解析[/size][/font]
    
38. [font=微软雅黑][size=3]配置STM32串口为中断接收方式，在中断服务函数中，完成数据包的接收与保存工作，代码如下：[/size][/font]
    
39. 
    
40. 
    
41. [font=微软雅黑][size=3][code]<blockquote>u8 Uart2_Buffer[256];        //接收缓冲区

复制代码

下面给出数据解析的函数：

1. <blockquote>void parse_payload(void) //对有效负载的内容作分析处理

复制代码

LCD显示用的是正点原子Mini板，以及相应的LCD库函数。

实现效果如下：



由于没有滤波处理，BMD101的输出信号噪声还是比较多的。另外BMD101对噪声十分敏感，传感器的串口不应该直接与开发板的串口通过杜邦线直接连接，否则波形失真严重。可以在两者之间增加一个数字隔离模块。