用TM4C123GH6PM解析TGAM数据包

时间:2023-01-31 23:30:37

本次开发使用神念科技的TGAM模块,该模块突破了医用常规的湿传感器使用上的不便,TGAM和人体的接触只需要一个简单的干接触点,使用时,用一电极夹住左耳垂作为基准电位,另一电极放置左前额进行测量。

开发过程较为困难,因为刚开始一无所知,正应了一句话万事开头难。脑电波模块是同学借给我们的,但并没有提供任何资料,仅知道需要蓝牙连接,接收数据。最开始的摸索,甚至连电源开关都没找到,后来更替了新电池,按下一个隐蔽的小按钮,发现有指示灯亮起,估计是可以工作了。

之后就是查阅先关资料,第一个咨询对象就是淘宝,主要是找淘宝上类似产品,通过图示了解使用方法。淘宝在这次开发中的确提供了我很大帮助,之后还会具体提到。淘宝上同类型产品价值都在数百元以上,可见该类产品的确属于高端产品。另一个队员向用户该模块的学长求助,学长只提供了一份TGAM数据了格式说明书,后来我也在网上找到了这份说明,所以这位学长的帮助不占主要地位。真正的突破还是神念科技的官网,不过链接倒是通过那份说明书找到了。官网上有一些产品和应用的介绍,还提供了各种资料的下载,例如APP和供再开发的SDK,这次开发也让我真正认识到了如何使用SDK(SoftwareDevelopment Kit, 即软件开发工具包)。后来仔细研究了从中下载的资料,发现有PC端开发程序以及其他平台(包括微控制器)开发使用的API。

首先肯定要在PC端实现基本的数据解析功能,根据相关说明书的指导,需要将脑电波模块的蓝牙与PC连接,然后运行解析程序(C语言版本),不过需要配置蓝牙连接所在的COM口。由于我的笔记本既不支持串口调试也不配备蓝牙,只有使用别人的电脑进行实验。知道方法后就是连接脑电波模块,但问题又来了,不知道配对码。尝试了多次一般蓝牙默认配对码(0000或1234),都无法连接,无奈只能问模块原主人配对码是什么。好在他提供我们的是正确的配对码,连接成功后,成功运行C程序,果然在屏幕不断打印出解析的数据。突然想起在这之前,我们按照学长提供的资料,下了realterm(用来观察脑电波模块数据包),不过在我们开发过程中,这款软件仅用来测试是否接收到了数据。

PC端解析的成功,鼓舞我将其移植到微控制器上。基本思路还是有的,首先要配置微控制器UART模块,然后在硬件上与一个蓝牙模块连接,之后想办法让微控制器上的蓝牙与脑电波模块上的蓝牙配对。最后配对的过程是最难的地方,因为根据以往的使用经验,蓝牙一般和手机或者电脑连接,需要人为输入配对码即可,而这次双方都没有交互的界面,真的无从下手。我现在实验室找到一款蓝牙模块,然后在网上大量搜索相关解决方案,了解到可以通过微控制器发送AT指令的形式实现蓝牙模块间的配对。不过经过试验实验室的这款蓝牙模块并不适合,后来也是在淘宝搜索和脑电波模块上蓝牙类似模样的蓝牙模块,断定使用的应该是HC-05,并在一些店铺链接地址中下载了说明书、AT指令集以及PC端调试助手。真的感觉淘宝是个很好的学习地方,期间和咨询过一些店铺的技术员,请教模块配对的方法。在摸索配对方法过程中,前期没有使用正确类型的蓝牙模块浪费了不少时间,所以正确的工具很重要。

配对上,首先两个模块要一主一从,由于脑电波模块可以被搜索到和配对,可以相信它是从模式,我们自己的模块就要为主模式,然后主模式搜索找到附近可以配对的蓝牙地址,进而配对,检查对方模块是否在配对列表中,下次使用直接连接即可。不过期间也有个问题,进入AT模式有两种方法,一是电源和EN同时上电拉高,不过此时使用固定波特率38400,而我们的脑电波模块波特率为57600,此时配对后也难以改变波特率,所以数据包不可能正确解析出来,二是先上电再拉到EN,此时为模块自身设定好的波特率,如果我们事先将其波特率设为57600,那么配对连接好仍可以使用这个波特率接收数据解析数据。

配对成功后,开始研究如何把UART接收的数据用以解析,我找到了先关API函数(一个.c和一个.h文件)。此外还有一份英文说明,尽管英语是硬伤,好在有谷歌翻译。认真阅读后,了解大概的使用方法,并把例程移植到微控制器代码上,需要修改的就是数据读取方式,源代码是C语言使用文件相关的函数如fopen、fread等,它每次一个读取一个字节,既然如此就很容易将这一过程修改为UART每次读取一个字节,这是最主要的修改,此外还有其他一些细节修改不再赘述。

最后,说一下目前实现的效果和作品体验,目前可以在微控制器上解析出脑电波数据包,得到我们脑部活动的专注度和冥想度,大概一秒钟更新一次(受限于脑电波模块数据发送情况),然后显示在LCD上。体验一下,感觉有些延迟,尤其在刚带上脑电波采集器时,需要数秒才会在LCD上显示数值。摘下后,反应还可以,一两秒数值会变为0表示没有脑电数据。


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