基于CC2640蓝牙4.2的智能健身自行车（附带简易APP）（结项）

经过一个多星期的开发测试，智能自行车的开发终于进入了尾声。昇润科技的SDK大大简化了开发时间，使得开发者能快速、高效的完成开发，同时也能保证设备的低功耗与强鲁棒性。

下面为目前已完成进度：

实现了对自行车的测速功能。

实现了对心率粗略的测量，在传感器佩戴良好的情况下，可以实现较精确的对心率的测量。

实现了数据定时回传功能，配合对应开发的APP可实现实时速度显示。

APP开发完成，可实现连接或断开设备、读取所需数据并显示。

首先说下测速原理。

室内自行车的转盘上我放置了两个强磁铁，其经过霍尔元件时会触发中断。CC2640每两秒统计一次中断触发次数，同时根据外径计算出当前对应的速度。设备安置如下：

计算速度的代码如下：

很简单的计算，半径单位为厘米，周长 C = 2*Pi*R，如果放了一个磁铁那么计数器Counter与周长的乘积就应该除以二。得到了当前速度（m/ms），将其换算成km/h，即为CurrentSpeed。

心率测量的计算算法稍微麻烦一点，我分成心率检出跟心率计数两个部分来说明。

心率检出：

首先说下采样速率，100hz，速率不太高，勉强够用，速度越快精度越高。

采样得到的图像近似如下图：

首先交代下状态：

依次为：低于平均，高于平均且上升，高于平均且下降。

1. typedef enum {BelowAverage,AboveAverageRising,AboveAverageFalling}HeartBeatSituation;

我们可以看到心跳的最高电平很高，其他的都不算太高。首先进行500次采样，对采集得到的电压取平均值作为阈值。

ADC采样得到的电压低于阈值，则置状态：BelowAverage；

若其高于阈值，则与采样得到的最高电平（HeartBeatsPeak，默认为0）比较，若高于，则置状态AboveAverageRiseing，并修改最高电平数值；若低于，则置AboveAverageFalling。

当其再次低于阈值时，判断其状态，若其为AboveAverageFalling，或者最高电平（HeartBeatsPeak）不为0，则判定一次心跳（可看成下降沿触发中断）。若不是，则置状态：BelowAverage。

这就完成了心率检出。

对应实现的代码如下：

1. void BeatsCaculate(uint16_t Level)
   
2. {
   
3.   if(SampleCounter ！= -1)
   
4.   {
   
5.     return ;
   
6.   }
   
7.   if(Level <= AverageLevel)
   
8.   {
   
9.     if(HeartBeatStatues == AboveAverageFalling || HeartBeatsPeak)
   
10.     {
    
11.       HeartBeatsCounter ++;
    
12.     }
    
13.     HeartBeatStatues = BelowAverage;
    
14.     HeartBeatsPeak = 0;
    
15.   }
    
16.   else
    
17.   {
    
18.     if(HeartBeatsPeak < Level)
    
19.     {
    
20.       HeartBeatStatues = AboveAverageRising;
    
21.       HeartBeatsPeak = Level;
    
22.     }
    
23.     else
    
24.     {
    
25.       HeartBeatStatues = AboveAverageFalling;
    
26.     }
    
27.   }
    
28. }

心率计数：

这个跟上面相比，我现在的处理方法就很简单很粗糙了。

我使用的方案主要有两套，最开始的一种方法是维护一个四元素队列，每秒动态的替换心率数据，使用最小二乘法拟合线形回归方程，对其进行积分来得到每分钟的心率。但这个因为前一级心率检出的效果严重依赖佩戴方式，所得到的效果并不好。

现在采用的方法很简单，对其采样5s，把得到的心率总数乘以12，即计算出当前的心率速度。虽然跟随性不太好，但准确性还是可以的。

数据回传就不多说了，很简单，Set一下就OK的。

App方面需要讲的就太多了。

我刚进入App开发不久，所以这次没有使用昇润科技提供的安卓代码，而是选择自己造了一遍轮子进而了解下App的开发过程。

首先是获取权限并开启蓝牙。

获取权限：

1. if (！App.getPackageManager().hasSystemFeature(PackageManager.FEATURE_BLUETOOTH_LE)) {
   
2.             throw new RuntimeException("Don't support BLE.");
   
3.         }

开启蓝牙：

1. bluetoothManager = (BluetoothManager) ParentActivity.getSystemService(Context.BLUETOOTH_SERVICE);
   
2.         mBluetoothAdapter = bluetoothManager.getAdapter();
   
3.         if (！mBluetoothAdapter.isEnabled()) {
   
4.             if(mBluetoothAdapter.enable())
   
5.             {
   
6.                 Toast.makeText(ParentActivity,"蓝牙打开成功！",Toast.LENGTH_SHORT).show();
   
7.                 while(！mBluetoothAdapter.isEnabled())
   
8.                 {
   
9.                     ThreadSleep(10);
   
10.                 }
    
11.             }
    
12.             else
    
13.             {
    
14.                 Toast.makeText(ParentActivity,"蓝牙打开失败！",Toast.LENGTH_SHORT).show();
    
15.                 return;
    
16.             }
    
17.         }

之后是连接BLE设备。

1. public void ConnectDevices(BluetoothDevice[] Device, String TargetMAC) {
   
2.         if (！isConnect) {
   
3.             for (BluetoothDevice Dev : Device) {
   
4.                 if (Dev.getAddress().equals(TargetMAC)) {
   
5.                     mBluetoothGatt =  Dev.connectGatt(ParentActivity, false, new BluetoothGattCallback() {
   
6.                         @Override
   
7.                         public void onCharacteristicRead(BluetoothGatt gatt,
   
8.                                                          BluetoothGattCharacteristic characteristic, int status)
   
9.                         {
   
10.                             DataRead = characteristic.getValue();
    
11.                             ReadyToRead.release(1);
    
12.                         }
    
13.                         @Override
    
14.                         public void onServicesDiscovered(BluetoothGatt gatt, int status)
    
15.                         {
    
16.                             BLEService = gatt.getServices();
    
17.                         }
    
18.                         @Override
    
19.                         public void onConnectionStateChange(BluetoothGatt gatt, int status, int newState) {
    
20.                             switch (newState) {
    
21.                                 case BluetoothProfile.STATE_CONNECTED:
    
22.                                     mBluetoothGatt.discoverServices();
    
23.                                     isConnect = true;
    
24.                                     break;
    
25.                                 case BluetoothProfile.STATE_DISCONNECTED:isConnect = false;
    
26.                                     break;
    
27.                                 default:
    
28.                                     break;
    
29.                             }
    
30.                         }
    
31.                     });
    
32.                 }
    
33.             }
    
34.         }
    
35.     }

最后就是从设备读取数据了。

1. public byte[] GetData(BluetoothGattCharacteristic characteristic)
   
2.     {
   
3.         if(mBluetoothGatt.readCharacteristic(characteristic))
   
4.         {
   
5.             try {
   
6.                 ReadyToRead.acquire();
   
7.             }
   
8.             catch (InterruptedException e){}
   
9.             return DataRead;
   
10.         }
    
11.         return null;
    
12.     }

下面放出演示图：

前三张为心率数据发送。因为实在是无法一边拿着板子一边握着传感器一边截图一边蹬车，所以只能分开来进行演示。

UUID为00001002那个即为对应接收的。

下面四张为float型的当前速度，直接在App转成float即可。只要他是按照IEE754就OK（基本都按照吧……）。

最后一张为停止踩单车后的数据。

下面为APP获取数据的演示。

全部代码传于百度盘：

链接：http://pan.baidu.com/s/1kUXsXr5 密码：kzkv

PS：App需要先连接设备后再读取数据，否则会闪退……（没做异常处理……原谅我……）

PS：连接的设备的MAC在程序里写死了……（原谅我）

PS：安卓版本需要5.1以上。

以上。

不错的文档，值得收藏

好详细，收了。