项目3

监 测 谎 言







项目3


本项目通过鸿蒙App控制Hi3861开发板，监测用户的心率，基于心跳变化，判断用户是否说谎。

3.1总体设计

本部分包括系统架构和系统流程。

3.1.1系统架构

系统架构如图31所示，Hi3861开发板与外设引脚连线如表31所示。 




图31系统架构




表31Hi3861开发板与外设引脚连线


Hi3861开发板OLEDMAX30102血氧模块


GNDGNDGND
3.3VVINVIN
GPIO13SDASDA
GPIO14SCLSCL


3.1.2系统流程

系统流程如图32所示。




图32系统流程


3.2模块介绍

本部分包括OLED显示、WiFi模块、血氧模块、OneNET云平台和前端模块。下面分别给出各模块的功能介绍及相关代码。

3.2.1OLED显示

本模块将问题呈现到OLED显示屏上，重点在于实现I2C通信，调用其常用API接口，如表32所示。


表32API接口与说明


API接口说明


I2cInit(WifiIotI2cIdx id, unsigned int baudrate)用指定的波特速率初始化I2C设备
I2cDeinit (WifiIotI2cIdx id)取消初始化I2C设备
I2cWrite(WifiIotI2cIdx id, unsigned short deviceAddr, const WifiIotI2cData*i2cData)将数据写入I2C设备
I2cRead(WifiIotI2cIdx id, unsigned short deviceAddr, const WifiIotI2cData*i2cData)从I2C设备中读取数据
I2cWriteread(WifiIotI2cIdx id, unsigned short deviceAddr, const WifiIotI2cData*i2cData)向I2C设备发送数据并接收数据响应
I2cRegisterResetBusFunc(WifiIotI2cIdx id, WifiIotI2cFunc pfn)注册I2C设备回调
I2cSetBaudrate(WifiIotI2cIdx id, unsigned int baudrate)设置I2C设备的波特率


OLED显示的相关代码如下:

//显示字符串

//x,y:起点坐标

//size1:字体大小 

//chr:字符串起始地址 

void OLED_ShowString(u8 x,u8 y,char *chr,u8 size1)

{

while((*chr>=' ')&&(*chr<='~'))//判断是否为非法字符!

{

OLED_ShowChar(x,y,*chr,size1);

x+=size1/2;

if(x>128-size1)//换行

{

x=0;

y+=2;

}

chr++;

}

}

//在指定位置显示一个字符,包括部分字符

//x:0~127

//y:0~63

//size:选择字体 12/16/24

//取模方式：逐列式

void OLED_ShowChar(u8 x,u8 y,u8 chr,u8 size1)

{

u8 i,m,temp,size2,chr1;

u8 y0=y;

size2=(size1/8+((size1%8)?1:0))*(size1/2); //得到字体一个字符对应点阵集所占的字节数

chr1=chr-' ';//计算偏移后的值

for(i=0;i<size2;i++)

{

//temp=asc2_1206［chr1］［i］;

if(size1==12)

{temp=asc2_1206_1［chr1］［i］;}//调用1206字体

else if(size1==16)

{temp=asc2_1608_1［chr1］［i］;}//调用1608字体

else return; 

for(m=0;m<8;m++)//写入数据

{

if(temp&0x80)OLED_DrawPoint(x,y);

else OLED_ClearPoint(x,y);

temp<<=1;

y++;

if((y-y0)==size1)

{

y=y0;

x++;

break;

}

}

}

}

//清屏函数

void OLED_Clear(void)

{

u8 i,n;

for(i=0;i<8;i++)

{

for(n=0;n<128;n++)

{

OLED_GRAM［n］［i］=0; //清除所有数据

}

}

OLED_Refresh(); //更新显示

}

//画点 

//x:0~127

//y:0~63

void OLED_DrawPoint(u8 x,u8 y)

{

u8 i,m,n;

i=y/8;

m=y%8;

n=1<<m;

OLED_GRAM［x］［i］|=n;

}

//清除一个点

//x:0~127

//y:0~63

void OLED_ClearPoint(u8 x,u8 y)

{

u8 i,m,n;

i=y/8;

m=y%8;

n=1<<m;

OLED_GRAM［x］［i］=~OLED_GRAM［x］［i］;

OLED_GRAM［x］［i］|=n;

OLED_GRAM［x］［i］=~OLED_GRAM［x］［i］;

}

hi_u32 my_i2c_write(hi_i2c_idx id, hi_u16 device_addr, hi_u32 send_len)

{

hi_u32 status;

hi_i2c_data es8311_i2c_data = { 0 };

es8311_i2c_data.send_buf = g_send_data;

es8311_i2c_data.send_len = send_len;

status = hi_i2c_write(id, device_addr, &es8311_i2c_data);

if (status != HI_ERR_SUCCESS) {

printf("===== Error: I2C write status = 0x%x!  =====＼r＼n", status);

return status;

}

return HI_ERR_SUCCESS;

}

//I2C Write Command

void Write_IIC_Command(unsigned char IIC_Command)

{

g_send_data［0］ = 0x00;

g_send_data［1］ = IIC_Command;

my_i2c_write(HI_I2C_IDX_0, 0x78, 2);

}

//I2C Write Data

void Write_IIC_Data(unsigned char IIC_Data)

{

g_send_data［0］ = 0x40;

g_send_data［1］ = IIC_Data;

my_i2c_write(HI_I2C_IDX_0, 0x78, 2);

}


3.2.2WiFi模块

实现WiFi连接包括寻找可用热点和连接热点，相关代码请扫描二维码获取。






3.2.3血氧模块

通过MAX30102模块读取信息并计算得到心率，MAX30102 FIFO 的深度是32，每个buf是6字节(两通道数据，每通道3字节)。例如，提取的心率值，是第3~5个buf组合而成，如图33所示，相关代码如下:



图33MAX30102模块端口



/**

* @brief Initialize MAX30102 

* @param redAddr the register address to Read or Writen.

* @return Returns{@link IOT_SUCCESS} if the operation is successful

*/

void max30102_init(void)

{

uint8_t max30102_info = 0;

printf("＼r＼n come in MAX30102 init＼r＼n");

max30102_reset();

MAX_Read_Data(REG_PART_ID,&max30102_info,1);

printf("REG_PART_ID = %d ＼n",max30102_info);  //测试是否输出ID，I2C是否正常

//if(max30102_info == 1)//ID不确定是多少测试

//{

//printf("＼r＼n MAX30102 init Faild ＼r＼n");

//return ;

//}

printf("＼r＼n MAX30102 init Successful ＼r＼n"); 

MAX_Write_Data(REG_INTR_ENABLE_1, 0xc0,1); //INTR setting

MAX_Write_Data(REG_INTR_ENABLE_2, 0x00,1);

MAX_Write_Data(REG_FIFO_WR_PTR, 0x00,1); //FIFO_WR_PTR［4:0］

MAX_Write_Data(REG_OVF_COUNTER, 0x00,1); //OVF_COUNTER［4:0］

MAX_Write_Data(REG_FIFO_RD_PTR, 0x00,1); //FIFO_RD_PTR［4:0］

MAX_Write_Data(REG_FIFO_CONFIG, 0x0f,1); //sample avg = 1, fifo rollover=false, fifo almost full = 17

MAX_Write_Data(REG_MODE_CONFIG, 0x03,1); //0x02 for Red only, 0x03 for SpO2 mode 0x07 multimode LED

MAX_Write_Data(REG_SPO2_CONFIG, 0x27,1); //SPO2_ADC range = 4096nA, SPO2 sample rate (100 Hz), LED pulseWidth (400uS)

MAX_Write_Data(REG_LED1_PA, 0x24,1);	//Choose value for ~ 7mA for LED1

MAX_Write_Data(REG_LED2_PA, 0x24,1);	//Choose value for ~ 7mA for LED2

MAX_Write_Data(REG_PILOT_PA, 0x7f,1);	//Choose value for ~ 25mA for Pilot LED 

}

/**

* @brief read FIFO data in max30102 FIFO register 0x07

* @param RED_channel_data 

* @param IR_channel_data 

*/

void max30102_FIFO_Read_Data(uint8_t *RED_channel_data, uint8_t *IR_channel_data)

{

printf("begin to read＼n");

uint8_t buff［6］; //LSB

/*组合数据

uint8_t H,M,L;

H=buff［0］&0x03; //bit17-bit16

M=buff［1］;	//bit8-bit15

L=buff［2］;	//bit0-bit7

*RED_channel_data = (H<<16)|(M<<8)|L;*/

int res;

res=MAX_Read_Data(REG_FIFO_DATA, &buff ,6);

if(res == IOT_SUCCESS)

{

printf("read max30102 success＼n");

*RED_channel_data=((buff［0］<<16)|(buff［1］<<8)|(buff［2］) & 0x03ffff);
//buff［0-2］ 组合

*IR_channel_data=((buff［3］<<16)|(buff［4］<<8)|(buff［5］) & 0x03ffff);
//buff［3-5］ 组合

}

else{

printf("read max30102 failed＼n");

}

}




3.2.4OneNET云平台

本部分包括创建账号、创建产品、添加设备和获取信息。

1. 创建账号

登录网页https：//open.iot.10086.cn/passport/reg/，按要求填写注册信息后进行实名认证。

2. 创建产品

进入Studio平台后，在全部产品中选择多协议接入，单击“添加产品”按钮，在弹出页面中按照提示填写基本信息。本项目采用MQTT协议接入。

3. 添加设备

单击“创建产品”按钮，进入详情页面，单击菜单栏中的设备列表，按照提示添加设备。

4. 获取信息

在代码中，需要获取以下认证信息。

#define ONENET_INFO_DEVID "954036868"

#define ONENET_INFO_AUTH "20220604"

#define ONENET_INFO_APIKEY "Ee4chljcr7Cv1k2IOJ1ZZHZ36CY="

#define ONENET_INFO_PROID "524506"

#define ONENET_MASTER_APIKEY "01tIq=T30=4SiZAdw1VsVXgp7Sg="


(1) ONENET_INFO_DEVID和ONENET_INFO_AUTH。通过查看设备详情获取ID和鉴权信息，如图34所示。




图34获取设备ID和鉴权信息


(2) INFO_APIKEY，添加APIKey，如图35所示。




图35获取APIKey


(3) INFO_PROID和MASTER_APIKEY。获取产品ID和MasterAPI key，如图36所示。




图36获取产品ID和MasterAPI key


3.2.5前端模块

本部分包括界面设计和程序逻辑。



图37界面布局

1. 界面设计


在ability_main.xml文件中将心率图片、当前心率、心率值、问题输入文本框以及输入完毕按钮设计为垂直布局，如图37所示。


(1) 图片插入。将heartbeat.jpg图片保存在entry/src/main/java/resource/base/media文件夹下，通过ability_main.xml对其进行调用，并设置其ID、长、宽、上边距、缩放类型等。

(2) 文本显示。通过Text组件创建文本内容，并设置其ID、长、宽、上边距、对齐方式、文本大小等，相关代码如下:

<Text

ohos:id="$+id:text_tem"//文本ID为text_tem

ohos:below="$id:text_title"//文本在text_title组件下方

ohos:height="match_content"//文本高度

ohos:width="match_parent"//文本宽度

ohos:text_alignment="center"//对齐方式为中心对齐

ohos:top_margin="30vp"//上边距

ohos:text="1"//文本内容

ohos:text_size="30vp"//文本大小 

/>


(3) 文本输入框。使用TextField组件实现文本输入框，TextField组件与Text组件属性类似，独有属性为basement(输入框基线)以及Bubble(文本气泡)，TextField组件相关代码如下:

<TextField

ohos:padding="10vp"//设置内边距

ohos:text_font="#000099

" //设置文本字体颜色

ohos:hint="请输入问题..."//设置提示文字

ohos:element_cursor_bubble="$graphic:bubble"//设置气泡Bubble

ohos:multiple_lines="true"//多行显示

ohos:enabled="true" //设置可用状态，true可用，false不可用

ohos:basement="#000099

" //设置基线颜色

ohos:input_enter_key_type="enter_key_type_go"//输入键类型

ohos:text_input_type="pattern_text"//输入内容类型(数字、密码、文本等)

/>


(4) 使用Button组件实现一个按键功能，表示文本已输入完毕。后续逻辑设计需要通过该按键的单击事件获取文本输入框中的内容，并设置其ID、长、宽、按键背景颜色、上边距、对齐方式、文本大小等信息。

2. 程序逻辑

鸿蒙App软件部分的核心是与OneNET云平台进行交互，分为查询数据流和获取数据流两部分。

(1) 查询数据流详情。

请求方式： GET。

URL构成： http：//api.heclouds.com/devices/device_id/datastreams/datastream_id。

其中，device_id需要替换为设备ID，datastream_id需要替换为数据流ID，利用OneNET云平台提供的API调试工具执行请求，观察返回内容，发现其为一个Json对象，如表33和图38所示。


表33返回参数


参 数 名 称格式说明


errnoint调用错误码， 0表示调用成功
errorstring错误描述，succ表示调用成功
datajson接口调用成功后返回的设备信息
idstring数据流ID
create_timestring数据流创建时间
update_atstring最新数据上传时间
current_valuestring/int/json最新数据点




图38获取数据的API调试及返回内容


由查询到的数据流可知，返回内容为Json对象，根据其结构，定义一个JsonBean类，类的成员为参数errno、data、error与Json结构对应。

public static class JsonBean{

public int errno;

public Data data;

public String error;

...


定义一个内部类Data进行解析。

static class Data{

public String update_at;

public String id;

public String create_time;

public float current_value;

...


对每个对象定义GET方法，用于在外部获取JsonBean内部对象的值。

public int getErrno() {

return errno;}

public Data getData() {

return data;}

public String getError() {

return error;}

...


JsonBean类定义完成后，通过Json库对其进行解析，在鸿蒙操作系统中实现这个操作需要用到外部库，本项目使用Google开发的Gson库。使用前，需要在build.gradle文件中导入依赖，输入命令“implementation group： 'com.google.code.gson', name： 'gson', version： '2.9.0'”按钮后单击“立即同步”按钮。

在发起GET请求获取数据的函数中，利用JsonBean类和Gson获取键值对，从而取得心率等关键信息。

JsonBean jsonBean = new Gson().fromJson(result, JsonBean.class);


在App界面中，实时呈现检测者的心率数据。实现方法是定义线程类myEventHandler，并通过sendEvent方法将数据投递到新线程。

myEventHandler.sendEvent(InnerEvent.get(1002, jsonBean));

if(event.eventId==1002){

JsonBean jsonBean = (JsonBean) event.object;

float tem = jsonBean.getData().getCurrent_value(); //获取最新数据点值

String temText = Float.toString(tem); //将其呈现在界面的temText位置

textTem.setText(temText);}



定义timer类，重复执行任务，使心率数据自动更新。

timer.schedule(new TimerTask() {

@Override

public void run() {

doGet(getUrl);}

},delay:0,period:500); //每0.5s执行一次任务后更新界面


(2) 获取数据流。

请求方式： POST。

URL： http：//api.heclouds.com/cmds?device_id=/device_id。

利用OneNET云平台提供的API调试工具执行请求，由图39可以看出，返回内容为“"errno"： 10, "error"： "device not online： 954036868"”，表示设备不在线。在此不需要关注返回内容，重点在于下达命令的数据类型。OneNET云平台可接收POST请求的body内容为： Json、string或二进制数据(小于64KB)。




图39下达命令的API调试及返回内容


通过单击事件获取文本内容。在进行界面设计时，应实现按钮组件的实体，对按钮绑定单击事件，使用当前类作为接口的实现类： but.setClickedListener(this)。

事件绑定完毕后，通过onClick函数实现单击按钮并获取文本框中内容的操作： “String message=tf.getText()；”。其中，message为获取的文本框内容，后续下达命令可以直接调用它。

为了验证文本框内容是否成功获取，使用Toast弹框将信息显示在按键下方，此部分起验证作用，成功后可以删除。

ToastDialog td=new ToastDialog(context:this); //补充上下文信息，为当前页面

td.setTransparent(true); //设置Toast的背景

td.setAlignment(LayoutAlignment.BOTTOM); //位置(默认居中)

td.setOffset(0,200); //设置一个偏移

td.setText(message);//设置Toast的内容为获取的文本框信息



图310文本信息

弹框出现于按键下方，应正确显示输入的文本信息，如图310所示。



为防阻塞主线程启用新线程发起POST请求，实时呈现OLED界面。在dopost函数中，将string类型的命令放入POST请求的body中访问API。

postConnection.setRequestProperty("Content-Type","application/octet-stream");

postConnection.setRequestProperty("api-key", api_key);

new Thread(new Runnable() {

@Override

public void run() {

doPost(postUrl, message, 1102);}

}).start();


首先，单击“输入完毕”按钮后，下达发送message的命令，提问者所输入的问题将显示在OLED屏幕上； 然后，借助MyEventHandler类更新界面，将当前的屏幕显示同步到页面中。

3.3成果展示

计算机屏幕左侧为OneNET云平台的数据波动，右侧为App端的界面，下方为Hi3861开发板实时刷新的展示效果，如图311所示； 单击按键后的OLED显示相应数据，如图312所示。




图311开发板实时刷新结果




图312单击按键后的OLED


3.4元件清单

完成本项目所需的元件及数量如表34所示。


表34元件清单


元件/测试仪表数量元件/测试仪表数量


面包板1个OLED显示屏1个
Hi38611个MAX30102血氧模块1个











项目4

监测心率及血氧