# ecg

**Repository Path**: YIJia_Kitchen_Bath/ecg

## Basic Information

- **Project Name**: ecg
- **Description**: nordic+max sensor
- **Primary Language**: C
- **License**: Not specified
- **Default Branch**: main
- **Homepage**: None
- **GVP Project**: No

## Statistics

- **Stars**: 0
- **Forks**: 0
- **Created**: 2026-04-01
- **Last Updated**: 2026-07-09

## Categories & Tags

**Categories**: Uncategorized

**Tags**: None

## README

# ECG 数据采集与存储系统

基于 Zephyr RTOS 的嵌入式系统，实现 ECG（心电图）数据的实时采集、NAND Flash 存储及蓝牙 (BLE) 文件传输。

## 安装软件
![alt text](Screenshot_20260603-164555.png)

## 硬件系统

![alt text](datasheet/SMT2606253708_T.png)

## 更新记录

| 版本号 | 更新内容 | 编写者 | 日期 |
|--------|----------|--------|------|
| 1.0.5 | 修复 `nand_fs.file->offset` int 溢出问题，改为 uint32_t | — | 2026-07-03 |
| 1.0.6 | 更新长时间连续record 停机bug| 邓维安 | 2026-07-07 |

App Link: <https://gitee.com/YIJia_Kitchen_Bath/android_ble_ecg>

## 1. 项目概述

本项目集成完整的 ECG 数据处理链路：

- **ECG 采集**：通过 SPI 接口驱动 MAX30003 生物电势传感器，以 128Hz 采样率获取高精度心电信号。
- **NAND 文件系统**：基于 Dhara 磨损均衡库实现的轻量级文件系统 (`nand_fs`)，针对 W25N04KV NAND Flash 优化，支持最多 16 个文件，单文件最大 128 MB。
- **时间管理**：RTC 实时时钟为数据文件和系统事件提供精确时间戳。
- **蓝牙传输**：BLE Nordic UART Service (NUS) 实时传输文件列表、大小及时间信息至上位机。

## 2. 核心功能

### 2.1 录制状态机

| 状态 | 说明 |
|------|------|
| `IDLE` | 空闲，等待指令 |
| `REAL` | 创建新文件，准备录制 |
| `AUTO` | 自动录制中，每 4 小时自动分段 |
| `STOP` | 停止录制，关闭文件 |

- 自动录制时长：`AUTO_RECORD_TIME = 14400` 秒（4 小时），超时自动关闭当前文件并创建新文件。

### 2.2 NAND 文件系统 (`nand_fs`)

| 特性 | 值 |
|------|-----|
| 最大文件数 | 16 |
| 文件名长度 | 31 字符 |
| 单文件最大页数 | 65536 (256×256) |
| 单页数据大小 | 2048 字节 |
| 单文件最大容量 | 128 MB（65536 × 2048） |
| 魔数 | 0x4E46 ('NF') |

支持操作：`open`、`read`、`write`、`close`、`unlink`、`list`、`stat`、`format`。

底层依赖 [Dhara](https://github.com/dharrigan/dhara) 库提供 NAND 磨损均衡和坏块管理。

### 2.3 数据流

```
MAX30003 (SPI2) → ecg_task (128Hz采样) → 消息队列
    → save_ecg_task → nand_fs_write → W25N04KV (SPI3)
                                    → BLE NUS → 上位机 App
```

- 每个数据包：2048 个 int 采样点 × 4 字节 = 8192 字节
- 文件以 UTC 时间戳命名（格式：`<timestamp>.txt`）

### 2.4 BLE 通信

- 服务：Nordic UART Service (NUS)
- 设备名：`ECG_NORDIC`（支持动态修改）
- 支持 `file_list` 指令查询存储文件详情（名称、大小、创建/关闭时间、录制时长）
- 连接间隔：80ms，最大数据长度：251 字节

## 3. 硬件架构

### 主控与接口

- **SoC**：Nordic nRF52840
- **存储**：W25N04KV NAND Flash (512 Mbit / 64 MB, SPI)
- **传感器**：MAX30003 ECG AFE (SPI)
- **调试**：SEGGER RTT Console

### 引脚分配

| 外设 | 信号 | GPIO |
|------|------|------|
| **SPI3 (NAND Flash)** | SCK | P0.21 |
| | MISO | P0.22 |
| | MOSI | P0.19 |
| | CS | P0.20 |
| **SPI2 (MAX30003)** | SCK | P1.04 |
| | MISO | P1.05 |
| | MOSI | P1.06 |
| | CS | P1.07 |
| **RGB LED** | RED | P0.14 (Active Low) |
| | GREEN | P0.15 (Active Low) |
| | BLUE (PWM0) | P0.23 |

## 4. 软件架构

```text
src/
├── main.c                    # 主入口：初始化、状态机、主循环
├── ble_nus.c/h               # BLE NUS 服务：数据收发、协议解析、状态管理
├── ecg_task.c/h              # ECG 采集任务：MAX30003 采样、链表缓冲
├── save_ecg_task.c/h         # ECG 存储任务：NAND 写入、数据校验
├── file_task.c/h             # 文件读取任务：NAND 读取并通过 BLE 发送
├── nand_fs.c/h               # 自定义 NAND 文件系统（基于 Dhara）
├── w25n04.c/h                # W25N04KV NAND Flash 底层驱动
├── real_time.c/h             # RTC 时间管理
├── real_time_task.c/h        # RTC 时间同步任务
├── protocentral_max30003.c/h # MAX30003 传感器驱动
├── max_spi.c/h               # SPI 传输抽象层
├── max_pwm.c/h               # PWM/LED 控制
├── customer_gpio.c/h         # GPIO 管理（CS 片选等）
├── alloc.c/h                 # 动态内存分配工具
├── dhara/                    # Dhara NAND 磨损均衡库
│   ├── map.c/h               #   逻辑-物理地址映射
│   ├── journal.c/h           #   崩溃恢复日志
│   ├── nand.c/h              #   NAND 抽象接口
│   └── error.h               #   错误码定义
└── demo_data/                # 演示/测试数据
board/
├── app.overlay               # 主设备树（SPI3 NAND Flash）
├── max30003.overlay           # MAX30003 SPI2 配置
├── customer_gpio.overlay      # GPIO 定义（CS、LED）
├── pwm.overlay                # PWM LED 配置
└── real_time.overlay          # RTC 模拟器配置
```

## 5. 关键配置

### prj.conf 主要项

| 配置项 | 说明 |
|--------|------|
| `CONFIG_USE_SEGGER_RTT=y` | 使用 RTT 控制台输出 |
| `CONFIG_BT_PERIPHERAL=y` | BLE 外设模式 |
| `CONFIG_BT_ZEPHYR_NUS=y` | Nordic UART Service |
| `CONFIG_BT_DEVICE_NAME="ECG_NORDIC"` | 蓝牙设备名 |
| `CONFIG_RTC=y` / `CONFIG_RTC_EMUL=y` | 模拟 RTC |
| `CONFIG_NEWLIB_LIBC=y` | 使用 newlib C 库 |
| `CONFIG_CBPRINTF_FP_SUPPORT=y` | 浮点数打印支持 |
| `CONFIG_TIMING_FUNCTIONS=y` | 性能计时 |
| `CONFIG_HEAP_MEM_POOL_SIZE=8192` | 堆内存 8KB |

### ble_nus.h 常量

| 常量 | 值 | 说明 |
|------|-----|------|
| `ECG_BUFFER_SIZE` | 61 | 单次传输 ECG 采样点数 |
| `ECG_FILE_SIZE` | 2048 | 单次写入采样点数 |
| `AUTO_RECORD_TIME` | 14400 秒 | 自动分段间隔（4 小时） |
| `VERSION_P` | 110 | 协议版本 |

## 6. 编译与烧录

### 依赖

- [nRF Connect SDK (NCS)](https://www.nordicsemi.com/Products/Development-software/nrf-connect-sdk) v2.5+
- Zephyr SDK

### 编译

```bash
west build -b nrf52840dk_nrf52840
```

### 烧录

```bash
west flash
```

## 7. 使用说明

- **启动录制**：上位机通过 BLE 发送 `REAL` 指令，系统创建以时间戳命名的新文件并开始采集 ECG 数据。
- **自动分段**：录制每满 4 小时自动关闭当前文件并创建新文件，防止单文件过大。
- **停止录制**：发送 `STOP` 指令，关闭文件并保存元数据。
- **文件列表**：发送 `file_list` 指令，系统返回所有存储文件的名称、大小、创建/关闭时间和录制时长。
- **日志输出**：通过 SEGGER RTT Viewer 查看系统初始化、文件操作及运行状态日志。

## 8. 已知限制与注意事项

| 项 | 说明 |
|----|------|
| 单文件最大 | 128 MB（受 `NAND_FS_MAX_PAGES_PER_FILE` 限制） |
| 总文件数 | 最多 16 个 |
| NAND 总容量 | 64 MB（W25N04KV） |
| RTC | 当前使用模拟 RTC，上电需通过 BLE 同步时间 |
| 电源安全 | `nand_fs_write` 每次写操作后立即 `save_metadata`，确保异常断电数据可恢复 |

## 9. 许可

SPDX-License-Identifier: Apache-2.0