Tutorial de Raspberry Pi

Introducción al proyecto

JUXI_HeartRate_SPO2 es un módulo sensor de frecuencia cardíaca y SpO2 basado en el chip MAX30102; su algoritmo integrado puede entregar directamente los valores de frecuencia cardíaca y saturación de oxígeno.

Funciones principales:

• Medición de saturación de oxígeno (SPO2)
• Medición de frecuencia cardíaca (veces/minuto)
• Medición de temperatura de la placa
• Compatibilidad con dos modos de comunicación: UART e I2C

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Preparación del hardware

Material necesario	Descripción
Raspberry Pi (2/3/4/Zero)	Se recomienda Raspberry Pi 3B+ o 4B
Sensor JUXI_HeartRate_SPO2	Módulo sensor de frecuencia cardíaca y SpO2
Cables Dupont (varios)	4 cables Dupont hembra a hembra
Adaptador de alimentación	Fuente de alimentación específica para Raspberry Pi

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Conexión de hardware

Opción 1: comunicación I2C (recomendada)

El cableado I2C es sencillo; se recomienda su uso.

Pin del sensor	Pin físico de Raspberry Pi	Número BCM	Descripción
VCC	1 o 17	-	Alimentación 3,3V (también admite 5V)
GND	6 o 9 o 14	-	Tierra
SDA	3	GPIO2	Línea de datos I2C
SCL	5	GPIO3	Línea de reloj I2C

Importante: desplace el interruptor del sensor a la posición IIC.

Opción 2: comunicación serie UART

La comunicación UART requiere conexión cruzada.

Pin del sensor	Pin físico de Raspberry Pi	Número BCM	Descripción
VCC	2 o 4	-	Alimentación 5V (también admite 3,3V)
GND	6 o 9 o 14	-	Tierra
RX	8	GPIO14	RX del sensor conectado al TX de la Raspberry Pi
TX	10	GPIO15	TX del sensor conectado al RX de la Raspberry Pi

Importante: desplace el interruptor del sensor a la posición UART.

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Configuración del entorno

1. Habilitar I2C (necesario en modo I2C)

sudo raspi-config

Seleccione Interface Options → I2C → seleccione Yes para habilitarlo

Reinicie la Raspberry Pi:

sudo reboot

2. Habilitar el puerto serie (necesario en modo UART)

sudo raspi-config

Seleccione Interface Options → Serial

• Primera pregunta: "Would you like a login shell to be accessible over serial?" → seleccione No
• Segunda pregunta: "Would you like the serial port hardware to be enabled?" → seleccione Yes

Reinicie la Raspberry Pi:

sudo reboot

3. Instalar las bibliotecas de dependencias

# 更新软件源
sudo apt-get update

# 安装 I2C 工具和 smbus2 库（I2C 模式必须使用 smbus2）
sudo apt-get install -y i2c-tools python3-smbus2

# 安装 pyserial（串口支持）
sudo pip3 install pyserial

Nota: el modo I2C requiere obligatoriamente smbus2; no se puede usar la versión antigua python-smbus. La biblioteca utiliza internamente smbus2.i2c_msg para implementar transacciones I2C independientes en dos pasos (primero escribe la dirección del registro y envía STOP, y luego abre una nueva transacción de lectura para leer varios bytes consecutivos), con el fin de satisfacer los requisitos de temporización I2C del chip sensor.

4. Verificar la conexión I2C (modo I2C)

Una vez completado el cableado, ejecute el siguiente comando para detectar el dispositivo I2C:

i2cdetect -y 1

Si aparece la dirección 0x57, el sensor se ha conectado correctamente.

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Uso del código de ejemplo

JUXI_HeartRate_SPO2.zip

Estructura de archivos

python/raspberry/
├── JUXI_HeartRate_SPO2.py      # 主库文件
└── examples/
    ├── i2c_example.py          # I2C 模式示例
    └── uart_example.py         # UART 模式示例

Ejecutar el ejemplo en modo I2C

cd python/raspberry/examples

sudo python3 i2c_example.py

Ejecutar el ejemplo en modo UART

cd python/raspberry/examples

sudo python3 uart_example.py

Nota: para usar el puerto serie por hardware se necesitan permisos sudo.

Resultado de ejecución

Si todo funciona correctamente, verá una salida similar a la siguiente:

==================================================
JUXI 心率血氧传感器 - I2C 模式
==================================================

正在初始化 I2C 总线 1，地址 0x57...
传感器初始化成功！

开始数据采集...
传感器 LED 已亮起！

请将手指放在传感器上...

血氧饱和度: 98 %
心率: 72 次/分钟
板载温度: 25.5 ℃
...

Pulse Ctrl+C para detener el programa.

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Referencia de la API

Clase: JUXI_HeartRate_SPO2_i2c

Clase de sensor para el modo de comunicación I2C.

Constructor

JUXI_HeartRate_SPO2_i2c(bus_number=1, i2c_address=0x57)

Parámetros:

• bus_number: número del bus I2C; en Raspberry Pi suele ser 1
• i2c_address: dirección I2C del sensor; por defecto 0x57

Métodos

Método	Descripción	Valor de retorno
begin()	Inicializa el sensor y detecta la conexión	bool (devuelve True si tiene éxito)
sensor_start_collect()	Inicia la adquisición de datos (el sensor se enciende)	Ninguno
sensor_end_collect()	Detiene la adquisición de datos (el sensor se apaga)	Ninguno
get_heartbeat_SPO2()	Lee la frecuencia cardíaca y el SpO2	Ninguno (los resultados se guardan en los atributos del objeto)
get_temperature_c()	Lee la temperatura de la placa	float (grados Celsius)
close()	Cierra la conexión I2C	Ninguno

Atributos

Atributo	Descripción
SPO2	Saturación de oxígeno (%), valor no válido -1
heartbeat	Frecuencia cardíaca (veces/minuto), valor no válido -1

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Clase: JUXI_HeartRate_SPO2_uart

Clase de sensor para el modo de comunicación serie UART.

Constructor

JUXI_HeartRate_SPO2_uart(port='/dev/serial0', baudrate=9600)

Parámetros:

• port: ruta del dispositivo de puerto serie; en Raspberry Pi, por defecto /dev/serial0
• baudrate: velocidad en baudios; por defecto 9600

Métodos

Igual que JUXI_HeartRate_SPO2_i2c.

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Preguntas frecuentes

P1: ¿Qué hacer si falla la inicialización del sensor?

A: Siga estos pasos para comprobarlo:

1. Comprobar el cableado

• Modo I2C: confirme que SDA va a GPIO2 y SCL a GPIO3
• Modo UART: confirme que RX-TX están conectados de forma cruzada

1. Comprobar el interruptor del sensor

• Modo I2C: el interruptor debe estar en la posición IIC
• Modo UART: el interruptor debe estar en la posición UART

1. Comprobar la alimentación

• Confirme que VCC está conectado a 3,3V o 5V
• Confirme que GND está conectado

1. Comprobar la configuración del sistema

• Modo I2C: confirme que I2C está habilitado
• Modo UART: confirme que el puerto serie está habilitado

1. Usar los comandos de detección

# I2C 模式
i2cdetect -y 1

# UART 模式
ls /dev/serial*

P2: ¿Qué hacer si los datos muestran siempre -1?

A:

1. Confirme que el dedo está correctamente colocado sobre el sensor, cubriendo por completo los dos LEDs
2. Espere unos segundos a que los datos se estabilicen (normalmente se necesitan de 10 a 30 segundos)
3. Compruebe si se ha llamado a sensor_start_collect() para iniciar la adquisición
4. Confirme si el indicador LED del sensor está encendido

P3: ¿Qué hacer si los datos son imprecisos?

A:

1. Asegúrese de que el dedo cubre por completo la zona óptica del sensor
2. Mantenga el dedo quieto, sin moverlo
3. Espere más de 30 segundos a que los datos se estabilicen
4. Realice varias mediciones y obtenga el promedio
5. Evite la luz intensa directa sobre el sensor

P4: ¿Se pueden usar I2C y UART al mismo tiempo?

A: No; solo se puede elegir un modo de comunicación a la vez.

P5: ¿Es necesario ejecutar con sudo?

A:

• Modo I2C: se recomienda usar sudo para evitar problemas de permisos
• Modo UART: es obligatorio usar sudo; de lo contrario, no se puede acceder al puerto serie

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Precauciones

Técnicas de medición

1. Coloque el dedo correctamente

• Apoye suavemente el dedo sobre el sensor, cubriendo los dos LEDs
• No presione con fuerza para no afectar la circulación sanguínea
• Mantenga el dedo estable, sin moverlo

1. Espere a que los datos se estabilicen

• Al principio de la medición, los valores pueden ser inestables
• Se recomienda esperar de 10 a 30 segundos a que los datos se estabilicen antes de leerlos
• El sensor actualiza los datos cada 4 segundos

1. Requisitos del entorno

• Evite la luz intensa directa sobre el sensor
• Mantenga una temperatura ambiente adecuada
• Mantenga un entorno tranquilo durante la medición

Interpretación de los datos

Rango de SPO2	Descripción
95% - 100%	Normal
90% - 94%	Hipoxia leve
< 90%	Hipoxia; se recomienda acudir al médico

Rango de frecuencia cardíaca	Descripción
60 - 100 veces/min	Rango normal de un adulto
< 60 veces/min	Bradicardia
> 100 veces/min	Taquicardia

Aviso de seguridad

• Este sensor es solo de referencia y no puede sustituir a un equipo médico profesional
• Si tiene problemas de salud, acuda al médico a tiempo
• Los resultados de medición son solo de referencia y no sirven como base de diagnóstico