核心技术与工作原理

1. PPG 技术简介
   光电容积脉搏波描记法（PPG）通过向皮肤组织发射光线并测量反射光的变化，记录血流量的周期性变化。其信号特性可进一步处理，提取心率等生命体征。

2. 系统架构

• 开发板：FRDM-MCXN947，基于NXP的MCX N94x MCU，具备强大的数字信号处理（DSP）能力。

• 传感器板：Heart Rate 10 Click，搭载MAX86916光学传感器，能采集多通道PPG信号。

• 显示模块：LCD-PAR-S035，用于显示实时心率及波形图。

3. PPG 数据采集与滤波

MAX86916传感器使用多个波长的LED光源（红外、红光、绿光、蓝光）和光电二极管采集皮肤组织的血流数据。
数据通过I2C传输到MCU并进行高通滤波，消除直流偏移和基线漂移，保留与心脏活动相关的高频成分。

1. DSP 加速的高效处理
   利用MCU内的PowerQuad DSP协处理器执行99抽头的高通FIR滤波器。该加速器通过并行计算显著提高处理速度，使系统能够实时处理PPG信号。

2. 心率检测
   通过简单的过零点检测方法，识别心跳周期并计算心率。尽管方法基础，但结合滤波后的PPG信号，输出可靠性良好的估计值。

硬件优势与实现细节

• MAX86916传感器：

• 集成多种波长的LED和光电探测器；

• 支持高达3200 sps采样率；

• 自带低噪声和环境光抑制电路，适合低功耗设备。

• NXP MCX N94x MCU 的 PowerQuad DSP 加速器：

• 专门优化了数字信号处理任务，如FIR/IIR滤波和FFT操作；

• 能以极低延迟和功耗完成复杂的计算，使嵌入式设备无需牺牲性能。

应用场景与未来优化

1. 应用场景

• 健身追踪器、智能手表：实时心率监测；

• 医疗设备：支持更多生命体征参数的采集与分析。

2. 未来优化方向

• 功耗管理：在非必要时段降低采样率或关断传感器；

• 信号算法改进：采用更复杂的特征提取与分类算法，增加测量精度；

• 实时性增强：优化滤波器参数以进一步减少信号延迟。

通过这套硬件平台和算法架构，设计者不仅能高效采集和处理PPG信号，还能以较低的开发成本实现智能设备的功能扩展。