Оценочный набор TI AFE4403EVM. Быстрый старт

Оценочный набор AFE4403EVM предназначен для экспериментов с микросхемой AFE4403, которая представляет собой высокоинтерированную систему, предназначенную для сбора и предварительной обработки аналоговых сигналов (AFE — Analog Front End). Данная микросхема предназначения для снятия пульса для медицины и фитнеса и включает в себя малошумящий входной канал, блок управления LED, блок диагностики для сенсора и определения его неисправности.

Микросхема AFE4403 имеет гибко конфигурируемый таймер, позволяющий разработчику иметь полный контроль над временными характеристиками. Кроме того, данная микросхема также имеет встроенный генератор, который может работать от двух источников — либо от отдельного внешнего кристалла, либо от хост-устройства (процессора, микроконтроллера), что позволяет гибко настроить тактирование микросхеммы с низким джиттером. Для связи с хост-устройством в AFE4403 имеется Serial Peripheral Interface (SPI).

Особенности оценочного набора:

  • Разъем для кабеля сенсора — DB9;
  • Сбор данных на скорости до 3000 Гц в режиме оценки;
  • Питание по USB;
  • Подключение к компьютеру (USB) и графический интерфейс пользователя для оценочной платы (Windows);
  • Доступ к регистрам AFE4403 через GUI;
  • Обновление прошивки платы через USB.

Для одного из наших проектов, был куплен данный набор. Т.к. информации о нем не так много, я решил написать статью и дать некоторый «Быстрый старт» для разработчиков. Статья не преследует цель рассказать о принципах снятия пульса и о фотоплетизмографии в частности, а также о методах обработки данных результатов.

Покупка

Данный набор в TI eStore стоит 199$. Заказывать напрямую из eStore я не решился, т.к. у меня уже неоднократно останавливали посылки оттуда, причем на таможенном посту Домодедово (а я из Калининграда). В итоге я начал поиск по российским дистрибьюторам.

Данный набор был куплен на pmelectronics.ru (сработала реклама в рассылке от electronix.ru) за 378.71$, доставка была осуществлена за 2 недели. Самое интересное, что поставщик, кроме всех необходимых документов, впервые в моей жизни прислал накладные и конверт с маркой и обратным адресом. Я удивился, написал менеджеру и это оказалось то, о чем я подумал — необходимо было выслать подписанную накладную.  Это не вызвало у меня проблем, просто я был удивлен.

Поставщиком я в целом доволен, как и ценой, и обслуживанием.

Для клиентов pmelectronics — для гарантийного обслуживания, не выкидывайте коробку — на ней расположен стикер Mouser с информацией о заказе — и по гарантийным случая обращаться непосредственно в pmelectronics

mouser_sticker

Обзор набора и подключение сенсора

Набор AFE4403EVM пакуется в коробку, стандартную для аналоговых китов от Texas Instruments.

afe4403evm_overview

afe4403evm_open_box

В набор AFE4403EVM входит:

  1. Отладочная плата MSP430F5529 + AFE4403;
  2. USB-кабель;
  3. Кабель для сенсора;
  4. Плата с сенсором NJR NJL5310R;
  5. Плата с сенсором Osram SFH7050;
  6. Брошюра.

afe4403evm_including

Наличие сенсоров, поставляемых вместе с набором, очень радует, т.к. в AFE4400EVM сенсоров нет.

Сама плата имеет двухсторонний монтаж поверхностных компонентов. Разъем для кабеля сенсора — DB9.

Вид платы сверху:

afe4403evm_board_top

Вид платы снизу:

afe4403evm_board_bottom

Кабель для сенсора имеет стикер, который несет всю информацию о нем:

afe4403evm_cable_sticker

На одном конце — DB9, на другом — 8-пиновый разъем для сенсора:

afe4403evm_cable_endings

Как было написано выше, сенсора в комплекте два. Первый — это сенсор от компании Osram SFH7050 — данный сенсор имеет 3 светодиода (красный, зеленый, ифракрасный) и фотодиод. Выводы сенсора обозначены на маркировке.

ave4403evm_osram_sensor

Второй сенсор от компании New Japan Radio (NJR) NJL5310R имеет 2 зеленых светодиода и фотодиод. Маркировка выводов также имеется.

ave4403evm_njr_sensor

Подключение кабеля к плате очень  простое — белая пипка должна быть с той же стороны, что и первый пин платы сенсора:

afe4403evm_orientation

Общий вид набора в сборе:

ave4403evm_overall_photo

Что еще нужно для работы с отладочным набором

Для работы с данным оценочным набором нам понадобится скачать и установить 2 приложения, а также всегда иметь под рукой руководство разработчика:

  1. AFE4403EVM GUI — программа для работы с оценочным набором;
  2. AFE4403 Firmware source — проект для IAR (исходный код) под MSP430F5529, который установлен на плате;
  3. AFE4403 Development guide — руководство разработчика.

Важно заметить, что при скачивании как GUI, так и Firmware source необходимо будет заполнить U.S. goverment export approval. В графе «end equipment» необходимо выбрать «Medical/ Healthcare/ Fitness» и/или другие пункты не военного применения, но ни в коем случае не «Biometrics» — во первых, потому что это никак не относится к биометрии, а во вторых — биометрия попадает под экспортный контроль и вы не сможете скачать какой-либо софт.

Установка AFE4403EVM GUI и USB-драйверов

Данный пункт очень подробно и в картинках рассмотрен в руководстве разработчика на странице 7 для Windows 7 и некоторые подробности для Windows 8 на стр. 15.  Установка не вызывает сложностей — скачал-запустил-несколько раз согласился-перезагрузил компьютер.

Интересно то, что софт написан (сделан) на LabVIEW и кроме этого, используется Python 2.7. Довольно интересное решение.

Единственная сложность, которая возникает — это установка USB-драйверов — их нужно установить вручную через «Диспетчер устройств» из папки установки AFE4403EVM GUI (для 64-битных систем C:\Program Files(x86)\Texas Instruments\AFE4403EVM GUI\USB Driver, для 32-битных C:\Program Files\Texas Instruments\AFE4403EVM GUI\USB Driver). Если у вас Windows 8, то придется немного повозиться, т.к. драйвера без цифровой подписи.

AFE4403EVM GUI умеет работать в двух режимах — работа с платой и работа в режиме симуляции. Софт для оценочного набора сделан на очень высоком уровне — можно и данные экспортировать, и настраивать полностью все железо, а еще — все это очень хорошо и интуитивно понятно оформлено.

afe4403evm_gui_rxstage

Если есть необходимость посмотреть состояние регистров или записать что-либо в них — такая возможность тоже имеется — на вкладке Device Configuration > Low Level Configuration

afe4403evm_gui_registers

GUI позволяет разработчику  быстро и интуитивно конфигурировать различные функции AFE4403EVM, как например значение усиления приемника, настройки полосы пропускания, ток для светодиодов, а также тайминги и тактирование.

Любые операции в GUI должны выполняется только после того, как в статусной строке будет отображено «Ready for new command»

afe4403evm_ready

Вкладки программы:

  • About — информация о программном продукте и его использовании;
  • Device Configuration — конфигурация всех регистров AFE4403:
    • Global Settings
    • Tx Stage
    • Rx Stage
    • Timing Controls
    • Low Level Configuration
  • ADC Capture & Analysis — просмотр и анализирование данных;
  • Save — запись полученных данных и их анализов в файл.

Подробно узнать о всех функциях на каждой вкладке можно в AFE4403EVM Development guide.

Получение первых данных

  1. Обновите прошивку MSP430:
    1. Запустите AFE4403EVM GUI;
    2. Выберите в строке меню File > Firmware Upgrade.  После появится окно, нажмите в нем кнопку Continue;
    3. Нажмите кнопку Browse и выберите нужный файл прошивки (HEX-файл). Этот файл должен иметь расширение .txt (например: AFE4403_EVM_FW_V2.2.txt). Файлы прошивок находятся в подкаталоге установки GUI Firmware Updater (например: C:\Program Files (x86)\Texas Instruments\AFE4403EVM GUI\Firmware Updater);
    4. Нажмите кнопку Upgrade Firmware;
    5. По окончанию прошивки нажмите Close;
  2. Произведите настройку и подключение сенсора:
    1. Оба сенсора в оценочном наборе имеют различную конфигурацию:
      • NJL5310R имеет два зеленых светодиода, которые должны быть соединены параллельно или встречно-параллельно. Резисторы 0 Ом (джамперы) RA1 и RA2 на печатной плате сенсора соединяют эти светодиоды параллельно (по умолчанию от производителя), а RB1 и RB2 — встречно-параллельно. Важно заметить, что при параллельном включении оба светодиода представляются в программе как LED2, а в случае встречно-параллельного включения — LED1 и LED2 соответственно. Для данного сенсора не поддерживается режим TX3;
      • SFH7050 имеет по одному инфракрасному, красному и зеленому светодиоду. Данная плата сенсора может быть сконфигурирована как для управления полным мостом (джамперы RHB1 и RHB2), так и для управления полумостом (джамперы RCA1 и RCA2). По умолчанию инфракрасный и красный светодиоды включены, а зеленый светодиод может быть включен опцией TX3 на вкладке TX Stage;
    2. Подсоедините сенсор с помощью кабеля к печатной плате. Убедитесь в правильном подключении (белая пипка должна совпадать с 1 пином);
    3. Разместите сенсор с наружной стороны предплечья и плотно закрепите его с помощью браслета, напульсника или липучки. Придерживать сенсор пальцем не рекомендуется, т.к. возрастет уровень помех;
    4. sensor_keeping
  3. Получите данные:
    1. Запустите AFE4403EVM GUI;
    2. Перейдите на вкладку ADC Capture & Analysis;
    3. Нажмите кнопку Capture для получения данных.

Пример полученных измерений можно увидеть на рисунке ниже:

capture_data

Резюме

Данный оценочный набор превзошел мои ожидания — отличный софт и хорошая комплектация и нет необходимости искать и покупать сенсоры.

Важно понимать, что в статье дан только быстрый старт и предстоит еще потратить достаточно времени, чтобы изучить все аспекты получения и анализа данных о работе сердца.

Полезные ссылки

  1. Страница AFE4403EVM на ti.com
  2. Страница AFE4400EVM на ti.com
  3. AFE4403EVM Development guide
  4. AFE4403 datasheet
  5. AFE4403EVM GUI
  6. AFE4403 Firmware source
  7. pmelectronics.ru — авторизованный партнер Mouser Electronics в России
  8. datasheet NJL5310R
  9. datasheet SFH7050
  10. Application note SFH7050

 

 

Добавить комментарий