Tutorial de utilização com Raspberry Pi

Introdução ao projeto

JUXI_HeartRate_SPO2 é um módulo sensor de frequência cardíaca e SpO2 baseado no chip MAX30102, com algoritmo integrado que emite diretamente os valores de frequência cardíaca e saturação de oxigénio no sangue.

Principais funções:

• Medição da saturação de oxigénio no sangue (SpO2)
• Medição da frequência cardíaca (batimentos/minuto)
• Medição da temperatura da placa
• Suporte a dois modos de comunicação: UART e I2C

---

Preparação de hardware

Materiais necessários	Descrição
Raspberry Pi (2/3/4/Zero, qualquer um)	Recomenda-se Raspberry Pi 3B+ ou 4B
Sensor JUXI_HeartRate_SPO2	Módulo sensor de frequência cardíaca e SpO2
Vários cabos jumper	4 cabos jumper fêmea-fêmea
Fonte de alimentação	Fonte específica para Raspberry Pi

---

Ligação de hardware

Opção 1: comunicação I2C (recomendada)

A ligação da comunicação I2C é simples e é a recomendada.

Pino do sensor	Pino físico do Raspberry Pi	Numeração BCM	Descrição
VCC	1 ou 17	-	Alimentação 3.3V (também pode ligar a 5V)
GND	6 ou 9 ou 14	-	Terra
SDA	3	GPIO2	Linha de dados I2C
SCL	5	GPIO3	Linha de clock I2C

Importante: coloque a chave seletora do sensor na posição IIC!

Opção 2: comunicação série UART

A comunicação UART requer ligação cruzada.

Pino do sensor	Pino físico do Raspberry Pi	Numeração BCM	Descrição
VCC	2 ou 4	-	Alimentação 5V (também pode ligar a 3.3V)
GND	6 ou 9 ou 14	-	Terra
RX	8	GPIO14	RX do sensor liga ao TX do Raspberry Pi
TX	10	GPIO15	TX do sensor liga ao RX do Raspberry Pi

Importante: coloque a chave seletora do sensor na posição UART!

---

Configuração do ambiente

1. Ativar o I2C (necessário no modo I2C)

sudo raspi-config

Selecione Interface Options → I2C → escolha Yes para ativar

Reinicie o Raspberry Pi:

sudo reboot

2. Ativar a porta série (necessário no modo UART)

sudo raspi-config

Selecione Interface Options → Serial

• Primeira pergunta: "Would you like a login shell to be accessible over serial?" → selecione No
• Segunda pergunta: "Would you like the serial port hardware to be enabled?" → selecione Yes

Reinicie o Raspberry Pi:

sudo reboot

3. Instalar as bibliotecas de dependência

# 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

Atenção: no modo I2C é obrigatório instalar o smbus2; não utilize a versão antiga python-smbus. A biblioteca utiliza internamente smbus2.i2c_msg para implementar transações I2C independentes em duas etapas (primeiro escreve o endereço do registo e envia STOP, depois inicia uma nova transação de leitura para ler vários bytes consecutivos), para corresponder aos requisitos de temporização I2C do chip sensor.

4. Verificar a ligação I2C (modo I2C)

Depois de concluir a ligação, execute o seguinte comando para detetar dispositivos I2C:

i2cdetect -y 1

Se aparecer o endereço 0x57, a ligação do sensor foi bem-sucedida.

---

Utilização do código de exemplo

JUXI_HeartRate_SPO2.zip

Estrutura dos ficheiros

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

Executar o exemplo no modo I2C

cd python/raspberry/examples

sudo python3 i2c_example.py

Executar o exemplo no modo UART

cd python/raspberry/examples

sudo python3 uart_example.py

Atenção: é necessário sudo para utilizar a porta série de hardware.

Resultados da execução

Se tudo estiver normal, verá uma saída semelhante a esta:

==================================================
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 ℃
...

Pressione Ctrl+C para parar o programa.

---

Referência da API

Classe: JUXI_HeartRate_SPO2_i2c

Classe do sensor para comunicação I2C.

Construtor

JUXI_HeartRate_SPO2_i2c(bus_number=1, i2c_address=0x57)

Parâmetros:

• bus_number: número do barramento I2C; no Raspberry Pi normalmente é 1
• i2c_address: endereço I2C do sensor; predefinido 0x57

Métodos

Método	Descrição	Valor de retorno
begin()	Inicializa o sensor e deteta a ligação	bool (True em caso de sucesso)
sensor_start_collect()	Inicia a recolha de dados (o sensor acende)	Nenhum
sensor_end_collect()	Para a recolha de dados (o sensor apaga)	Nenhum
get_heartbeat_SPO2()	Lê os dados de frequência cardíaca e SpO2	Nenhum (o resultado fica armazenado nos atributos do objeto)
get_temperature_c()	Lê a temperatura da placa	float (graus Celsius)
close()	Fecha a ligação I2C	Nenhum

Atributos

Atributo	Descrição
SPO2	Saturação de oxigénio no sangue (%), valor inválido é -1
heartbeat	Frequência cardíaca (batimentos/minuto), valor inválido é -1

---

Classe: JUXI_HeartRate_SPO2_uart

Classe do sensor para comunicação série UART.

Construtor

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

Parâmetros:

• port: caminho do dispositivo série; no Raspberry Pi o predefinido é /dev/serial0
• baudrate: débito em bauds; predefinido 9600

Métodos

Iguais aos de JUXI_HeartRate_SPO2_i2c.

---

Perguntas frequentes

P1: o que fazer se a inicialização do sensor falhar?

R: Verifique de acordo com os seguintes passos:

1. Verifique a cablagem

• Modo I2C: confirme que SDA está em GPIO2 e SCL em GPIO3
• Modo UART: confirme que RX-TX estão ligados de forma cruzada

1. Verifique a chave seletora do sensor

• Modo I2C: a chave deve estar na posição IIC
• Modo UART: a chave deve estar na posição UART

1. Verifique a alimentação

• Confirme que VCC está ligado a 3.3V ou 5V
• Confirme que GND está ligado

1. Verifique as configurações do sistema

• Modo I2C: confirme que o I2C está ativado
• Modo UART: confirme que a porta série está ativada

1. Utilize o comando de deteção

# I2C 模式
i2cdetect -y 1

# UART 模式
ls /dev/serial*

P2: o que fazer se os dados continuarem a apresentar -1?

R:

1. Confirme se o dedo está corretamente colocado sobre o sensor, cobrindo completamente os dois LEDs
2. Aguarde alguns segundos para os dados estabilizarem (normalmente são necessários 10-30 segundos)
3. Verifique se sensor_start_collect() foi chamado para iniciar a recolha
4. Confirme se o LED indicador do sensor está aceso

P3: o que fazer se os dados estiverem imprecisos?

R:

1. Certifique-se de que o dedo cobre completamente a área ótica do sensor
2. Mantenha o dedo imóvel, sem se mover
3. Aguarde mais de 30 segundos para os dados estabilizarem
4. Faça várias medições e calcule a média
5. Evite luz forte a incidir diretamente sobre o sensor

P4: é possível utilizar I2C e UART ao mesmo tempo?

R: Não; só é possível escolher um modo de comunicação de cada vez.

P5: é necessário executar com sudo?

R:

• Modo I2C: recomenda-se utilizar sudo para evitar problemas de permissão
• Modo UART: é obrigatório utilizar sudo, caso contrário não é possível aceder à porta série

---

Precauções

Técnicas de medição

1. Coloque o dedo corretamente

• Apoie o dedo levemente sobre o sensor, cobrindo os dois LEDs
• Não pressione com força, para não afetar a circulação sanguínea
• Mantenha o dedo estável, sem se mover

1. Aguarde a estabilização dos dados

• No início da medição, os valores podem ficar instáveis
• Recomenda-se aguardar 10-30 segundos, até os dados estabilizarem, antes de ler
• O sensor atualiza os dados a cada 4 segundos

1. Requisitos de ambiente

• Evite luz forte a incidir diretamente sobre o sensor
• Mantenha a temperatura ambiente adequada
• Mantenha o ambiente tranquilo durante a medição

Interpretação dos dados

Faixa de SpO2	Descrição
95% - 100%	Normal
90% - 94%	Hipóxia ligeira
< 90%	Hipóxia; recomenda-se procurar assistência médica

Faixa de frequência cardíaca	Descrição
60 - 100 batimentos/min	Faixa normal em adultos
< 60 batimentos/min	Bradicardia
> 100 batimentos/min	Taquicardia

Avisos de segurança

• Este sensor serve apenas como referência e não substitui equipamentos médicos profissionais
• Em caso de problemas de saúde, consulte um médico imediatamente
• Os resultados das medições são apenas de referência e não servem como base para diagnóstico