描述

該項目旨在緩解更年期常見的潮熱癥狀，它是一個由可穿戴設備制成的物聯網系統，可跟蹤用戶在睡眠期間的皮膚溫度和運動。可穿戴設備通過藍牙 LE (BLE) 將溫度和運動數據發送到風扇控制器，當皮膚溫度升高時風扇會被激活，并且數據會記錄在云服務中。用戶還可以使用谷歌助手來改變風扇速度。

請記住，這個項目不會阻止您出現潮熱，但可以讓您感到放心，請務必咨詢您的醫生。我們認為該項目不僅對更年期的女性有益，對盜汗患者也有益，從而改善睡眠質量。

由于 COVID-19 隔離，我們想用已經在家中的電路板/傳感器構建一些東西，這使得獲得更多材料變得更加困難。我將嘗試描述亞伯拉罕和我如何開發這個正在進行的項目，我們遇到的一些挑戰以及我們如何嘗試解決它們。

可穿戴設備

該項目圍繞 STMicroelectronics STEVAL-BCN002V1B開發套件（又名 BlueTile）構建。

STEVAL-BCN002V1B 支持藍牙 LE 的傳感器節點開發套件具有基于 BlueNRG-2 SoC 藍牙低功耗應用處理器的 STEVAL-BCN002V1 多傳感器板。該傳感器板具有加速度計、陀螺儀、磁力計、壓力、濕度、飛行時間和麥克風傳感器，并由通用 CR2032 紐扣電池[1]供電。

傳感器板上的BlueNRG-2 SoC 可以使用默認程序使用適用于 Android 和 iOS 的STMicro Sensor Demo App連接到您的智能手機。

這些是您可以使用傳感器演示應用程序執行的一些功能，您甚至可以記錄數據，此功能將 CSV 文件發送到您的電子郵件。

BlueTile 測試

為了對傳感器板進行編程，我們使用了您獲得套件時提供的 STEVAL-BCN002V1D編程板。您可以通過多種方式對傳感器板進行編程，這是用戶手冊。

我們使用 BlueNRG-2 Navigator 來熟悉傳感器板，您可以使用大量示例。這是一個數據簡介。

BlueNRG -2 Navigator項目可用于Keil和Atollic 。在傳感器板上運行的程序是Sensor Demo App. 首先我們嘗試在 中更改設備本地名稱sensors.c，以確保修改源代碼和編程板是可行的。

為此，我們在使用 Keil 生成 hex 文件后使用了 BlueNRG-1_2 flasher實用程序。

值得一提的是，在刷新應用程序之前，必須 Service Manager OTA先使用 flasher 實用程序加載第一個，然后為應用程序生成生成的 hex 文件。

實際設備名稱是BCN-002，但不確定與本地名稱有什么區別。

在文件中的Sensor_DeviceInit() 函數中sensors.c更改了aci_gap_set_authentication_requirement 刪除引腳配對。只需更改USE_FIXED_PIN_FOR_PAIRING為DONOT_USE_FIXED_PIN_FOR_PAIRING

尋找服務和特點

要為傳感器板構建 BLE 客戶端，您必須在此處獲取更多關于 BLE 的 Service UUID 和 Characteristic UUID 。

ST Micro 有關于如何對 BlueNRG-2 進行編程的文檔以及有關服務的詳細信息，但我們使用BLE 掃描儀來搜索可用的服務和特性。

BlueNRG-2有 3 項服務，但傳感器數據正在服務00000000-0001-11E1-9AB4-0002A5D5C51B中。服務00000000-000E 和00000000-000F是調試和配置。更多關于第 3 節的內容。

這些是服務下可用的特性00000000-0001-11E1-9AB4-0002A5D5C51B

• 001c0000-0001-11E1-AC36-0002A5D5C51B - 環境的
• 00000100-0001-11E1-AC36-0002A5D5C51B- 傳感器融合
• 40000000-0001-11E1-AC36-0002A5D5C51B- ？
• 00000400-0001-11E1-AC36-0002A5D5C51B- 加速度計事件
• 00020000-0001-11E1-AC36-0002A5D5C51B- 儀表（用于電池電量）
• 00000040-0001-11E1-AC36-0002A5D5C51B- 指南針
• 20000000-0001-11E1-AC36-0002A5D5C51B- 引領
• 08000000-0001-11E1-AC36-0002A5D5C51B- 聲音的
• 00E00000-0001-11E1-AC36-0002A5D5C51B - 運動傳感器
• 02000000-0001-11E1-AC36-0002A5D5C51B- 接近

創建 BLE 客戶端

我們使用DOIT Esp32 DevKit v1嘗試連接到傳感器板，基于 ESP32 庫管理器中的 Arduino BLE 客戶端示例。

程序尋找服務00000000-0001-11E1-9AB4-0002A5D5C51B和001c0000-0001-11E1-AC36-0002A5D5C51B環境特性。

// The remote service we wish to connect to.
static BLEUUID serviceUUID("00000000-0001-11E1-9AB4-0002A5D5C51B");
// The characteristic of the remote service we are interested in.
static BLEUUID    char1UUID("001c0000-0001-11E1-AC36-0002A5D5C51B"); //Env

在掃描 BLE 設備時，ESP32 能夠看到傳感器板但無法連接到它。

為確保 ESP32 草圖正常工作，我們使用了健身手環（服務器）和 ESP32（客戶端），連接成功，但在創建客戶端時掛起。

我們遇到了 Neil Kolban 的ESP32 片段，似乎 Arduino 庫在信號量方面存在問題，因此我們構建了新庫并重新編程了 ESP32。

但是 ESP32 仍然無法連接到傳感器板。我們嘗試使用 MAC 地址進行連接，該地址是在 BLE 設備掃描時確定的。

std::string My_BLE_Address = "ec:4d:a6:01:a1:eb";

當找到 MAC 地址而不是服務 UUID 時，將調用 BLE 通告設備函數。

// We have found a device, let us now see if it contains the service we are looking for.
if (advertisedDevice.getAddress().toString()==  My_BLE_Address ) {
Serial.println("Found DEVICE!");
BLEDevice::getScan()->stop();
myDevice = new BLEAdvertisedDevice(advertisedDevice);
doConnect = true;
doScan = true;

然后 ESP32 能夠與傳感器板建立連接，連接沒有掛起。我們需要調查為什么在掃描時在傳感器板上看不到服務。

BLE 客戶端示例具有通知回調函數，但數據未正確顯示。需要更新回調函數（由Andreas Spiess完成）以顯示原始數據。

讀取特征值

該gatt_db.c文件包含更新特征值的函數。

/**
 * @brief  Update Environmental characteristic value
 * @param  int32_t Press Pressure in mbar
 * @param  uint16_t Hum humidity RH (Relative Humidity) in thenths of %
 * @param  int16_t Temp1 Temperature in tenths of degree
 * @retval tBleStatus   Status
 */
tBleStatus Environmental_Update(int32_t Press, uint16_t Hum, int16_t Temp) {
	uint8_t BuffPos = 0;

我們使用 ST 傳感器演示應用程序獲得了一些日志。

在溫度日志中，0x1B01 MSB 為 0x01 = 283 dec，但以“十分之一度”表示，即為 28.3°C。

我們使用類似的方法來獲取濕度和壓力值。然后環境數據以易于理解的方式顯示在控制臺上。

僅包括另外兩個特征：

運動傳感器 (MotionFX)。這個特性在這里更多地使用了四元數。該數據將代表用戶在睡眠時間的運動，也許這可以用來估計睡眠質量。

MotionFX 是 X-CUBE-MEMS1 軟件的中間件庫組件，在 STM32 上運行。它提供實時運動傳感器數據融合。它還執行陀螺儀偏置和磁力計硬鐵校準[2] 。

儀表。儀表特性以 mV 為單位發送電池電壓。

所有特征都有屬性：READ、NOTIFY、WRITE 等。更多信息請參見此處。 Arduino 上的 ESP32 BLE 客戶端有一個 notify 和 read 回調，主要區別是當一個特征值改變時服務器會發送一個通知。

要獲取數據，必須啟用和禁用通知，肯定有更好的方法可以做到這一點，但似乎發送NULL會禁用通知。

if(p1RemoteCharacteristic->canNotify())
    p1RemoteCharacteristic->registerForNotify(NotifyCallback);
//Serial.println("Unregister for notifying!");
delay(100);
p1RemoteCharacteristic->registerForNotify(NULL);

此時我們已準備好配置 ESP32 以連接到 Adafruit IO。

IFTTT 小程序

由于我們想控制 AC 風扇的速度，我們認為如果可以使用 Google Assistant 進行語音控制會很好。

我們在 IFTTT 上創建了以下小程序：高速、低速、關閉和 自動模式來控制放置在床頭柜上的小風扇。自動模式旨在根據可能指示潮熱發作的皮膚溫度變化打開/關閉風扇。

DOIT Esp32 DevKit v1 開發板只有 4MB 內存，因此不適合合并 BLE 和 MQTT :(

電路

亞伯拉罕有備用的 16MB ESP32 WRover 模塊，他在另一個項目中使用了這些模塊。

我們使用 Abraham 的 ODOROID-GO 定制 PCB，他手工焊接了啟用 ESP32 WRover 模塊所需的最少組件：USB 轉串口、USB 連接器、3.3V LDO 等。

僅使用了幾個 GPIO，因此左側的標頭（安裝 SPI tft 屏幕的位置）有足夠的 GPIO 來控制繼電器板。

ESP32 GPIO 不能承受 5V 電壓，因此 Abraham 為 2 個繼電器、電源和復位按鈕制作了這個小屏蔽。

。(00:43)看到。

記錄數據

我們正在使用 Adafruit IO 記錄傳感器的數據，這些是我們的提要：

• 溫度。
• 濕度。
• 壓力。
• 用戶隨時間的運動。
• 隨著時間的推移潮熱發作。
• 電池電量。

。

?

此功能仍需要改進，可能會在更長的時間內平均溫度通知，而不僅僅是在發布之后。我們使用吹風機來提高溫度，當電路板通電時，第一個脈沖是假潮熱，我們需要解決這個問題，但接下來的 2 個溫度峰值代表潮熱事件。

傳感器板放置在 3D 打印外殼內。

外殼有一個用于溫度傳感器和復位按鈕的開口

溫度傳感器應該與皮膚接觸，但我們需要收集更多信息，例如 HTS221 是否是皮膚溫度的正確傳感器。此外，我們需要確定傳感器的正確位置，可能在手腕內或更靠近胸部。

未來的工作

傳感器板有許多傳感器，可用于收集更多信息，例如：

• MEMS麥克風可用于監測打鼾。
• Motion FX 傳感器甚至可以推斷出您的睡眠位置。
• BlueNRG-2 還具有自由落體檢測功能。

也許熱敏電阻或紅外溫度計可能是測量皮膚溫度的更好方法。此外，傳感器的位置也很重要，但它必須是非侵入性的，以便在睡覺時佩戴。

除了皮膚溫度升高外，潮熱還可能導致女性心率加快。當身體試圖降低溫度時，這會導致突然出汗。這種癥狀還可能伴有心悸和頭暈[3] 。

心率測量可以使這個項目更加穩健，也許可以用來預測潮熱。

為簡單起見，選擇使用小型交流風扇，但生物特征數據可用于觸發更復雜的執行器。

我們仍然需要修復 Arduino 草圖的錯誤并對其進行優化。

結論

在炎熱的一天隨時享受清新的微風是很好的，但在潮熱時立即得到緩解就更好了！

通過這個項目，我們打算解決更年期最常見的癥狀之一。由于自動模式是一種簡單的開/關控制，因此不需要復雜的算法和電子設備。

大部分時間都花在弄清楚如何讓 BLE 設備按預期工作。我們利用 bluetile 小尺寸和低功耗的優勢構建了一個小型應用程序，該應用程序可以擴展到我們目前提供的內容之外。

希望你喜歡它！