1 前言
% P, r' [$ S* B  d4 ^( yBMD101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。

0 A$ r$ t/ G8 }7 Y" g
1 Q4 F# a/ [% e7 a0 o2 L) s2 通信协议解读
" I3 p# B: }' @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：
( Z4 f) i- Z4 j, S0 a
) F* c0 i; N2 v2 K
8 D/ `( H9 z- r( h' e
9 |- a. G8 T, X% z' R* z包括Header（帧头）、data payload（数据有效载荷）、CRC校验字节三个部分。


: n2 R  e- l4 q3 q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。

2 T/ l1 s9 \7 x  Y+ u& J$ a
5 C: f' i& ]+ V8 CData 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：
2 d: t/ @$ g3 C; o* o" f
7 D) F# H5 O6 q: y7 F" F
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]
   6 `% b( B" u: J+ `2 @
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 e% J1 v) w! S) V
7. [/size][/font]
   $ @; p+ \" ^' x" w& [  V, o4 _) D
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]
   1 Z/ y! Y. s. }+ `, ?
9. [font=微软雅黑][size=3]
   
10. [/size][/font]
    ) S6 E4 S9 W1 ]. q2 @1 q
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]
    " v+ G0 @% Q2 d# s& m. o! d/ C
12. [font=微软雅黑][size=3]
    0 }2 n7 `2 C8 g) O+ Z
13. [/size][/font]
    - ^  c  ~! D  C1 I% L$ m
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]
    ( t( d) ]. L3 }0 Z* j
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]
    ; t/ f5 V' t7 V4 }. }" \
17. [font=微软雅黑][size=3]
    $ E7 v" a! c8 Q3 j
18. [/size][/font]
    & g- p4 J) A9 Y  \$ W# f2 M! Y2 x
19. [font=微软雅黑][size=3]数据包解析步骤[/size][/font]
    # ]1 U; Z# o3 D5 b' d
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]
    % f2 _0 [& x4 d
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]
    % _" c; V+ j- n8 n
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]
    $ k5 c0 y7 I* a$ ^- o0 N
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]
    ) ^  s) D6 U* X( d$ G  @8 u% D* s3 A
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]
    & ~* r( w# C6 c. [7 ?
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]
    & [% @5 f% m8 a# N$ v4 G6 p' {
31. [font=微软雅黑][size=3]b）解析当前 DataRow 中的[CODE]字节数据。[/size][/font]
    ( R) l" d( V- |' T
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]
      O% {1 f6 o" E2 {% c, R
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]
    ( d1 p( E$ [3 Y* f4 U
36. [/size][/font]
    
37. [font=微软雅黑][size=3]3 STM32实现数据包解析[/size][/font]
    " w6 A( ^' S0 R' N  l# l* c
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]
    ! l2 u* \7 J$ I( R" G) B1 _+ P1 z
39. 
    8 w7 q6 w$ d. g
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。
; R& t$ b* u  |3 W! L( L
+ m3 U- ]6 S% {8 x. Z9 l  o实现效果如下：
. v8 E" C0 n. t
2 j6 ]5 K( d, D1 L+ m& W0 \
& C+ j) b* S' l- |9 E- X
: N3 Y4 Q, \8 z: u+ |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。


; q. t0 w( F) x7 b* F' Q- G  B
) k/ S0 W  ?7 b& Y) m

5 ]3 `4 w4 q  M" x