9.5

清單已經出了一段時間了。買的少部分元器件也到了，今天重新分析一遍清單，找找相關資料。
清單：

在這裡插入圖片描述

二維雲臺和攝像頭很熟悉了，做控制題必選，鑑於TI杯2018年省賽和2019年國賽都出過無線充電小車，兩年的賽題出現重疊，因此可以猜一下2020年會不會出現電磁炮類似的題（純屬個人猜測），不過提前把雲臺和攝像頭調好還是有必要的。

關於電磁炮前期的備賽情況，可以參考博主2019年的參賽筆記：
https://blog.csdn.net/weixin_44578655/article/details/99649173

控制題的備賽規劃：
使用stm32和MSP430分別實現二維雲臺控制和openmv通訊、4輪小車控制。
MSP430最好前期準備一下，以防TI限定微控制器。

除了控制題，清單中還有一個亮眼的地方，有兩個器件給出了具體型號和購買連結：

溫度感測器LMT70
模擬前端晶片ADS1292
另外推薦的測試儀器中也有一個顯眼的存在：
心電訊號模擬器

這已經暗示的很明顯了，去TI官網搜了一下，ADS1292是TI的一款心電檢測專用晶片，特點是小型、便攜；LMT70是接觸式溫度感測器

ADS1292手冊截圖：
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ADS1292可以測量心電訊號、呼吸波，LMT70測體溫，二者共性：低功耗。

在eeworld搜尋關鍵詞ADS1292：
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這裡有一篇2020年1月發表的、由TI 專家委員會成員 Haroad Chen 整理提供的問答貼，問答的大部分內容都是關於可穿戴裝置的感測器，其中就接連出現了ADS1292和LMT70。

看到這，題目名稱都呼之欲出了：
（我來猜一個）
低功耗穿戴式人體引數測量儀，
兩個感測器的特點都是低功耗，那麼MSP430基本沒跑了。

這應該算是道測量題，備賽目標：
畫一個ADS1292+LMT70評估板，使用MSP430調通，針對「低功耗、穿戴式」部分做好提前準備。

9.6

找ADS1292相關資料，在考慮是自己畫還是買，去淘寶買了個資料，包含原理圖和STM32驅動程式，參考價值還可以。

接著去TI官網找了找：

多引數患者生命體徵監護儀前端參考設計：
https://www.ti.com.cn/cn/lit/ug/zhcu652a/zhcu652a.pdf?ts=1599364363678&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.ti.com.cn%252Fsitesearch%252Fcn%252Fdocs%252Funiversalsearch.tsp%253FsearchTerm%253DADS1292
試著找了一下MSP430驅動ADS1292的韌體

開始繪製ADS1292評估板的PCB，計劃硬體部分包含：
ADS1292R心電採集模組
STM32F103最小系統板
LMT70*2
按鍵、LED、LCD、藍芽

9.10

PCB繪製完成
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在這裡插入圖片描述

ADS1292R心電採集模組
STM32F103C8T6最小系統模組
LMT70模組

三個模組獨立，可以合在一起直接使用，如果要更換MSP430可以直接掰開更換。

9.15

焊接完成（除LMT70），簡單測試了一下ADS1292部分（之前購買過例程），ADS1292能夠正常識別。

9.20

心電模擬器還沒買，接人體實驗了一下，能夠看到心電波形，效果還不錯，和隊友高興壞了！
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藍芽偵錯APP顯示的波形
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10.7

這中間兩個多周的時間被其他事影響到心態（保研政策變動，成績不是很好的博主提前下車，打算去考研了）。

電賽一直沒動，比賽日期臨近，又重新拾起來，電賽是信仰，不能丟。
使用LCD屏顯示出實時波形（圖上的波形來自心電模擬器）
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10.8

解決了心率測量，使用心電模擬器可以準確算出心率。

加到人體上測試了一下。發現跟第一次測試結果不太一樣，心電波形干擾特別嚴重，出大問題。

圖上紅線是設定的動態閾值，用於檢測R波，計算心率，心率測的倒是很穩。
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下午和晚上一直在搜心電波形去除噪聲的解決辦法。

10.9

晚上出題，看了兩三道題，果斷選了A題（無線運動感測器節點設計）：
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賽前備賽情況：
ADS1292已調通
已完成模擬器的心電訊號LCD顯示和上位機顯示，能夠實現穩定的心率測量（使用心電訊號模擬器）

接入人體測試時，存在基線漂移和肌電訊號干擾，開題前暫未得到解決（此前搜過不少相關文獻，處理辦法比較多，但一直沒測試）

題目下發後，由於沒仔細讀要求，以為心電可以接模擬器測（我們此前使用模擬器的效果非常好），因此覺得第一問的分已經拿到，

第二問是送分題，第三題看起來不難，第四題備賽期間已經實現。

當晚很自信的回宿舍睡覺了，睡前水電賽群的時候，發現心電要接到人體上實測，又開始緊張起來。

波形干擾嚴重，由於此前沒有解決過相關的問題，不能保證5天可以調到很好的效果。

群裡有大佬使用FIR帶通濾波器測試過的，效果很好，交流了一下，當晚將FIR濾波器的相關內容安排給學霸隊友。

10.10

早上安排隊友任務：
隊友A：LMT70標定、解算
隊友B：嘗試FIR濾波解決心電圖的基線漂移和肌電干擾問題。

上午完成陀螺儀（9軸姿態感測器模組）的資料讀取，考慮通過加速度進行步數和距離測量（距離是加速的的兩次積分），搜文獻無獲
後在知乎找到大概的方案，首先需要將原始加速度資料變換到地面座標系中（通過尤拉角解算），動手演算了一下，不簡單…

認真權衡後，放棄上述方案，工作量過大，僅僅加速度變換座標可能就要花掉整整一天時間，且最終解算出來後加速度資料也不一定滿足測距精度要求。

在實驗室來回走了十多分鐘，觀察走路的運動特徵，想到一個可行方案，9軸模組綁在腿上，通過尤拉角判斷擡腿和落腿動作，計步，然後通過擡腿角度和步數大概推算出運動距離。
晚上7點完成上述方案的計步數部分，效果良好。10點測距完成，效果良好。
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下午隊友的LMT70標定完成，測試效果良好。
晚上隊友的FIR濾波基本移植完成，大概看了一下以後睡了，第二天早上再起來測試。

FIR帶通濾波器移植參考安富萊的DSP教學：
https://www.stmcu.org.cn/module/forum/thread-601106-1-1.html

10.11

安排任務：
隊友A：LMT70部分設計報告
隊友B：FIR濾波器部分設計報告

上午完成FIR帶通濾波器實際測試
200階、頻帶：0.5-30 、取樣頻率100HZ
matlab模擬出的濾波器幅頻特性：
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測試效果很好，肌電干擾可以基本濾除，今天給隊友測心電時發現他的未處理的心電圖基本沒有基線漂移，所以實際對於基線漂移的去除效果還未知，後面再測幾次。

濾波前效果：
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濾波後效果：
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圖中左下角的數位是每取樣10000次的用時（單位ms），可以看到FIR帶通濾波引入的延時是很小的。

中午去縫紉店買了鬆緊帶和魔術貼，自己縫了一個腿部的綁帶，用來加固腿部的9軸感測器模組，使用起來還不錯。
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下午寫了寫設計報告。

此前因為已經使用藍芽測試過上位機，上位機APP是應用市場下載的，介面可以二次開發，從功能指標上來說完全可以滿足要求。
但規則上說需要實現無線上網，藍芽和上網的概念匹不匹配不好說。

目前來看進度不錯，時間也還富餘，為保險起見還是改成使用wifi模組，晚上移植esp8266。
傍晚esp8266 TCP收發調通。
開始寫伺服器端上位機，此前使用C#寫過示波器上位機，
這次的心電顯示直接使用winform的chart控制元件就可以方便地實現，除此之外還要搭建TCP伺服器。
百度了一下，教學相當豐富，首先使用網上的程式碼簡單完成了一個控制檯的伺服器，測試成功，參考博文：
https://www.jianshu.com/p/21bad87504fa
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接下來做圖形介面，測試一下chart控制元件。
搜了幾個chart控制元件的文章測試了一下，看了一下實現方式，有個缺點：
每次有新的點要畫時，需要擦除頁面所有的點，再重新畫。
用這種方法測試了一下，資料量一多就重新整理不動了。chart控制元件好像不能滿足要求。
之前做過示波器上位機，是直接呼叫C#的畫線、畫點的庫，在視窗直接繪製，嘗試復現這種方法。
寫到凌晨3點多，沒做出來，放棄，睡覺。

10.12

早上起床又搜了幾篇chart控制元件做示波器的部落格，找到一篇看起來可行的：
https://blog.csdn.net/ZLK961543260/article/details/80454009?ops_request_misc=%257B%2522request%255Fid%2522%253A%2522160246573519724836704563%2522%252C%2522scm%2522%253A%252220140713.130102334.pc%255Fall.%2522%257D&request_id=160246573519724836704563&biz_id=0&utm_medium=distribute.pc_search_result.none-task-blog-2_allfirst_rank_v2~rank_v28-1-80454009.pc_first_rank_v2_rank_v28&utm_term=C%23%E4%B8%ADchart%E6%8E%A7%E4%BB%B6–%EF%BC%88%E5%BD%93%E6%95%B0%E6%8D%AE%E9%87%8F%E8%BE%83%E5%A4%A7%E6%97%B6%EF%BC%8Cx%E8%BD%B4%E5%87%BA%E7%8E%B0%E6%BB%9A%E5%8A%A8%E6%9D%A1%EF%BC%89&spm=1018.2118.3001.4187

按照上面的部落格，示波器效果實現了，重新整理速度也滿足要求，但實時收發時，TCP存在拆包粘包現象，一上午又過了。
這還是有經驗能快速定位問題的速度，寫這種上位機就是小問題頗多，走一步百度一步，走不通就得退回去換條路。
中午睡了一覺，起床後思路清晰了一些，一開始以為是chart控制元件效率太低，重新整理速度慢導致資料積累，後來發現是TCP本身存在粘包直接導致資料變成一大坨再傳入伺服器，波形像一頁一頁ppt匯入，沒有動態重新整理的效果。
查到UDP傳輸不存在粘包現象：
https://www.cnblogs.com/xwj517537691/archive/2013/06/05/3118971.html

如果改用UDP傳輸的話，ESP8266部分和伺服器基本收發部分都需要重新來，權衡了一下，還是看看TCP透傳有沒有什麼解決辦法，之前使用網路偵錯助手的時候發現連續傳送模式下最小傳送週期是50ms，這樣看來是有道理的（防止TCP粘包）

因此傳送端傳送週期不超過50ms，就可以避免粘包了，雖然週期需要拉長，但實際波形不能變，所以需要設一個快取區間斷傳送。

這樣會導致波形的快取區切換處不連續，不過影響不大。

上述改進方案測試成功，後面又重新測試了一下不使用快取區，直接實時傳送資料，發現TCP粘包現象又消失了，因此在上位機和下位機都設了兩種模式，
一種是實時傳送模式，另一種是快取區間斷傳送模式，測評時預設為實時傳送模式，如果在測評現場出現粘包問題，就改為快取區傳送模式。
測試發現資料重新整理跟網速關聯比較大，存在延時。如果間歇性卡頓比較明顯，一樣可以採用之前的快取區傳送法，降低資料量。
晚上完成伺服器功能（忘了加溫度）。
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10.13

白天寫了一天設計報告，遇上統一核酸檢測，耽誤了好幾個小時。
下午測試時發現波形完全沒法看，又重新改了FIR濾波器的引數。
晚上發現是RL導聯線接觸不良引起波形紊亂，實際FIR濾波器效果良好。

此前測量距離的方案是步長*步數，由於現場步確定是否找其他人測試，步長不可控，因此加入步長校準功能，測距之前先校準：通過按鍵按照介面提示進入校準模式，走5m，系統會自動記錄步數，校準步長 = 5/步數。

由於此前TCP傳輸存在粘包問題，導致波形顯示像放PPT一樣。
使用快取區間斷傳送後，雖然波形顯示順暢了，但引入了延時。比賽要求有一項是傳輸時延不能大於1秒。
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怕在這栽了跟頭。晚上通宵把伺服器改成了UDP協定。

結果發現還是一樣的效果（存在資料堆積），凌晨5點看到螢幕上一卡一卡的波形，宣告一晚上白給，睡覺去了。

10.14

早上爬起來花了1個多小時給PCB做了個外殼（可以搭配腰帶綁在身上）。安裝好很精緻！
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還是很在意題目要求中的延時1s內的問題，由於對TCP粘包做了處理，伺服器端的波形顯示並非完全實時。

如果在這一點扣分的話就太冤枉了。
重新想方案：藍芽傳輸不存在粘包問題，如果測評現場對WIFI和藍芽不區分的話，就改用藍芽模組。

由於TCP和藍芽都是經過串列埠資料透傳，所以下位機端不需要改動，藍芽和WIFI可以無縫切換。

藍芽模組在windows上可以對映出虛擬串列埠：
https://blog.csdn.net/px_528/article/details/70782059
這樣只需在上位機伺服器上加入串列埠模式即可，之前寫過模板，移植很快。
一個小時完成，粘包終於沒了，波形可以實時顯示！！！
伺服器的最終樣貌：
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裝置端的最終樣貌：