原创 【CMS8S6990血氧仪开发板】基于CMS8S6990的血氧指夹方案的学习

因为自己本身是做人体生理信号采集与处理的，目前也主要研究近红外光电容积脉搏波信号，对于脉搏波信号的采集，本人也做了很多电路。无意间看到中微半导体公布了一款基于8051内核的CMS8S6990血氧仪方案，该芯片利用内置两路运算放大器对接收信号进行放大处理；利用内置PWM+PGA模拟DAC以驱动H桥三极管，利用内置ADC对光电信号进行采集，从而达到对接收信号值的精准调控，以帮助开发成员快速实现血氧监测。放眼一瞅，这个芯片明显就是给我设计的嘛，所以就申请一款打算好好研究研究，幸运的是，最终也成功申请到了一款CMS8S6990开发板，并意外获得了一个基于CMS8S6990的血氧指夹，因此，对于该开发板的第一篇评测文章我主要简单讲解基于CMS8S6990的血氧指夹方案。

1.   硬件系统

1.1电源电路

电源采用了一键实现关机状态下短按开机，开机状态下长按关机、短按切换屏幕方向功能，利用单片机的两个IO检测按键状态和控制MOS管通断，让整个电路板结构更紧凑，实现了血氧指夹小型化要求。

1.2发光管驱动电路

发光管驱动电路采用H桥方式实现660nm和940nm发光管的点亮切换，当IR_1=1，IR_2=0时，R_LED点亮，IR_LED熄灭，当IR_1=0，IR_2=1时，IR_LED点亮， R_LED熄灭。用芯片内部一路PWM波经过RC网络模拟DAC输出，经内部PGA放大后控制三极管基极电流，从而实现控制全桥通过电流，控制发光管亮度。

1.3信号放大

光电二极管输出的光电流信号通过芯片内部运算放大器1进行I-V转换，将电流信号转换为电压信号，然后通过芯片内部运算放大器0进行二级放大。放大之后的信号输入到芯片内部进行ADC采集。信号放大电路同时用芯片内部一路PWM波经RC网络模拟DAC调整运算放大器1同向输入端电压，以调整信号放大电路的动态范围。

1.4控制系统

控制系统就是评测的主角CMS8S6990，只需一颗去耦电容，很简洁。

1.5显示接口

显示用的也是很经典的0.96寸的OLED，中规中矩。

2.   软件结构

上图是《CMS8S6990血氧仪方案V1.2》说明里给的软件流程图，比较笼统，具体实现细节还是需要看代码。

3.   部分示例代码错误

在学习示例代码过程中，遇到以下错误，特贴出来以便求证。

3.1编译错误

解压工程，编译，提示error c231:’_putchar’redefinition。查询解决方案无果，只能以注释以下代码解决。

3.2库函数错误1

配置运算放大器偏置寄存器时，将0xaa误写入控制寄存器1中，应将原语句修改为：OPnADJE=OffsetAdj（n=0，1）。

3.3库函数错误2

第80行注释错误，应将PGACON2改为PGACON3。

3.4库函数错误3

第147行应将PGA_PAGACON1_PGAADJ_Msk修改为PGA_PAGACON3_PGAADJ_Msk。

3.5库函数错误4

函数名应修改为void PGA_EnableOutPut(void)。

3.6库函数错误5

第20行注释应修改为TIMER3为1ms中断一次。

4.   总结

针对市场需求，中微股份推出了内置运算放大器，系统时钟最高可达48MHz主控方案的CMS8S6990血氧仪。该血氧仪利用内置的两路运放对接收信号进行放大处理，利用内置的PWM模拟DAC经由PGA提供驱动能力后对三极管进行精准电流控制，再加上中微独创的第一级运放偏置调节算法，极大的适应不同人群，该方案可以帮助开发人员快速实现血氧监测。

CMS8S6990对各种放大器的高效集成，有效降低了产品电路设计难度，扩大了该芯片的应用市场，但是附带的库函数还是有些瑕疵，不过一个8051内核的单片机对应用厂家来说开发难度还是较容易地，更何况中微还提供了许多基本外设的例程，使开发者开发起来更是得心应手了。