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60GHz mmWave 呼吸和心跳检测传感器套件与 XIAO ESP32C6 (MR60BHA2) 入门指南


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介绍我们为 XIAO 设计的先进 mmWave 传感器模块，旨在为跌倒检测和心跳监测提供前沿的监控解决方案。这些模块由强大的 XIAO ESP32 微控制器驱动，内置 Wi-Fi 和蓝牙连接功能，提供精确可靠的检测能力。无论您需要实时监测跌倒还是以敏感精度跟踪心跳，我们的模块都配备了最先进的技术，包括可定制的 RGB LED 和环境光感应。通过 Grove GPIO 端口的便捷扩展选项，这些多功能模块非常适合广泛的应用，从智能家居集成到医疗保健监测。

特性​

  • Wi-Fi 和蓝牙支持：两个模块都由预刷 ESPHome 固件的 XIAO ESP32 驱动，确保快速设置和定制。
  • 心跳检测模块：
    • 敏感心跳监测：可检测最远 1.5 米的心跳。
    • 静态存在检测：监测最远 6 米的静止个体。
  • 环境感应：
    • BH1750 光传感器：测量 1 到 65,535 勒克斯的环境光。
    • WS2812 RGB LED：可定制 LED，用于视觉反馈和 DIY 项目。
  • 可扩展连接：包含 Grove GPIO 端口，用于添加额外的传感器和模块。

规格参数​

通用参数
mmWave 固件呼吸和心跳检测
检测范围人体静态存在检测：最远 6 米
呼吸和心跳检测：1.5 米
MCUSeeed Studio XIAO ESP32C6
LEDWS2812 RGB LED
按钮复位
光传感器BH1750 范围：1 到 65,535 勒克斯，可调测量高达 100,000 勒克斯
连接性1 个 GPIO 端口 (D0, D10)
引脚间距2.54mm
电源供应5V/1A 输入
功耗0.5w：待机模式
0.8w：激活模式
1.4w：与 Grove 继电器状态一起工作

应用​

  • 安防系统
  • 医疗保健监测
  • 智能家居自动化
  • 老年护理

硬件概述​


入门指南​

安装方法和感应范围​

方法 1. 侧装，建议雷达安装高度与被测人员胸部高度一致，模块位置与胸部位置 ≤ 1.5m

方法 2. 倾斜安装。对于睡眠呼吸和心率检测需求，可采用倾斜安装方式。要求雷达安装在床头正上方 1m 高度，向床中央下倾 45°，雷达与胸腔距离控制在 1.5m 以内。雷达法线方向对准主要检测位置，确保雷达能够检测到呼吸和心跳数据。

note

请在开放空间使用此模块，并在检测范围内避免以下情况，以防止对模块造成干扰：

  • 多个雷达安装距离过近
  • 风吹动窗帘和摇摆植物
  • 水流和水膜
  • 大面积金属和镜面反射
  • 透过玻璃和薄木板检测
  • 安装位置容易产生振动
  • 使用劣质电源

软件准备 (Arduino)​

注意

默认情况下，MR60BHA2 预装了 XIAO ESP32C6，但它与各种其他微控制器兼容，用于通信和集成。

如果这是您第一次在 XIAO 系列中使用 Arduino，请按照适合您板子的设置指南：

设置好您的板子后，请按照以下步骤操作：

  1. 下载 Seeed mmWave 库：

下载代码
  1. 在 Arduino IDE 中安装库：
    • 打开 Arduino IDE。
    • 导航到 项目 > 加载库 > 添加 .ZIP 库...。
    • 选择下载的 .zip 文件来安装库。
  2. 连接您的 XIAO 板：
    • 通过 USB 将您的 XIAO 板连接到计算机。
    • 在 Arduino IDE 中，转到 工具 > 开发板 并选择您的 XIAO 板型号。
    • 在 工具 > 端口 下选择正确的端口。
  3. 加载示例代码：
    • 转到 文件 > 示例 > Seeed Arduino mmWave。
    • 选择心跳检测的相关示例。
    • 查看代码并进行必要的调整。
  4. 上传代码：
    • 点击 上传 将代码刷入您的 XIAO 板。
    • 在 Arduino IDE 中打开 串口监视器 查看实时传感器数据。

使用方法​

本节提供示例代码片段，帮助您快速开始使用 Seeed Arduino mmWave 库的各种功能，包括呼吸监测、RGB LED 控制和光感应。

呼吸模块​

此示例演示如何使用 MR60BHA2 传感器监测呼吸和心跳。

#include <Arduino.h>
#include "Seeed_Arduino_mmWave.h"

// Set up serial communication depending on the board type
#ifdef ESP32
#  include <HardwareSerial.h>
HardwareSerial mmWaveSerial(0);
#else
#  define mmWaveSerial Serial1
#endif

SEEED_MR60BHA2 mmWave;

void setup() {
Serial.begin(115200);
mmWave.begin(&mmWaveSerial);
}

void loop() {
if (mmWave.update(100)) {
 float total_phase, breath_phase, heart_phase;
 if (mmWave.getHeartBreathPhases(total_phase, breath_phase, heart_phase)) {
   Serial.printf("total_phase: %.2f\t", total_phase);
   Serial.printf("breath_phase: %.2f\t", breath_phase);
   Serial.printf("heart_phase: %.2f\n", heart_phase);
 }

 float breath_rate;
 if (mmWave.getBreathRate(breath_rate)) {
   Serial.printf("breath_rate: %.2f\n", breath_rate);
 }

 float heart_rate;
 if (mmWave.getHeartRate(heart_rate)) {
   Serial.printf("heart_rate: %.2f\n", heart_rate);
 }

 float distance;
 if (mmWave.getDistance(distance)) {
   Serial.printf("distance: %.2f\n", distance);
 }
}
}

Arduino 串口监视器的输出如下：

如果返回的数据不是 0，表示检测范围内存在生物。

人体检测​

此示例演示如何使用 MR60BHA2 传感器进行人体检测。

caution

请确保您已将 MR60BHA2 模块的固件升级到最新版本。
最新固件添加了人体存在检测和人体对象相关功能。

#include <Arduino.h>
#include "Seeed_Arduino_mmWave.h"

// If the board is an ESP32, include the HardwareSerial library and create a
// HardwareSerial object for the mmWave serial communication
#ifdef ESP32
#  include <HardwareSerial.h>
HardwareSerial mmWaveSerial(0);
#else
// Otherwise, define mmWaveSerial as Serial1
#  define mmWaveSerial Serial1
#endif

SEEED_MR60BHA2 mmWave;

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  mmWave.begin(&mmWaveSerial);
}

void loop() {
  if (mmWave.update(100)) {
    if (mmWave.isHumanDetected()) {
        Serial.printf("-----Human Detected-----\n");
    }

    PeopleCounting target_info;
    if (mmWave.getPeopleCountingTargetInfo(target_info)) {
        Serial.printf("-----Got Target Info-----\n");
        Serial.printf("Number of targets: %zu\n", target_info.targets.size());

        for (size_t i = 0; i < target_info.targets.size(); i++) {
            const auto& target = target_info.targets[i];
            Serial.printf("Target %zu:\n", i + 1);
            Serial.printf("  x_point: %.2f\n", target.x_point);
            Serial.printf("  y_point: %.2f\n", target.y_point);
            Serial.printf("  dop_index: %d\n", target.dop_index);
            Serial.printf("  cluster_index: %d\n", target.cluster_index);
            Serial.printf("  move_speed: %.2f cm/s\n", target.dop_index * RANGE_STEP);
        }
    }
    // delay(500);
  }
}

Arduino 串口监视器的输出如下：

note

呼吸和心率可在 1.5 米范围内检测，存在检测范围为 1.5 到 6 米。
当 1.5 米范围内有人时，模块将进入心跳和呼吸检测模式。 在此模式下，人体检测功能的灵敏度可能会降低。

闪烁 RGB LED​

此示例演示如何使用 NeoPixel 库控制 RGB LED。

  • 步骤 1. 下载 Adafruit_NeoPixel 库

导航到 Sketch > Include Library > Manage Libraries...，搜索 Adafruit_NeoPixel，安装最新版本。

  • 步骤 2. 将以下代码复制到新的草图中：
#include <Adafruit_NeoPixel.h>
#include <Arduino.h>

const int pixelPin = D1;

Adafruit_NeoPixel pixels = Adafruit_NeoPixel(1, pixelPin, NEO_GRB + NEO_KHZ800);

void setup() {
Serial.begin(115200);
pixels.begin();
pixels.clear();
pixels.show();
}

void loop() {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
 pixels.setPixelColor(0, pixels.Color(255, 0, 0));
 pixels.show();
 delay(100);
 pixels.setPixelColor(0, pixels.Color(0, 0, 0));
 pixels.show();
 delay(100);
}

for (int i = 255; i >= 0; i--) {
 pixels.setPixelColor(0, pixels.Color(i, 0, 0));
 pixels.show();
 delay(10);
}
}
  • 步骤 3. 选择正确的开发板和端口号上传程序。

程序成功上传后，您将看到毫米波传感器模块右侧的 RGB LED 闪烁。

光传感器 (BH1750)​

此示例展示如何使用 BH1750 传感器读取光强度值。

  • 步骤 1. 下载 hp_BH1750 库

导航到 Sketch > Include Library > Manage Libraries...，搜索 hp_BH1750，安装最新版本。

  • 步骤 2. 将以下代码复制到新的草图中：
#include <Arduino.h>
#include <hp_BH1750.h>

hp_BH1750 BH1750;

void setup() {
Serial.begin(9600);

bool avail = BH1750.begin(BH1750_TO_GROUND);

if (!avail) {
 Serial.println("No BH1750 sensor found!");
 while (true) {}
}

Serial.printf("conversion time: %dms\n", BH1750.getMtregTime());
BH1750.start();
}

void loop() {
if (BH1750.hasValue()) {
 float lux = BH1750.getLux();
 Serial.println(lux);

 BH1750.start();
}
}
  • 步骤 3. 选择正确的开发板和端口号上传程序。

Arduino 串口监视器的输出如下：

呼吸模块 API​

此示例使用 SEEED_MR60BHA2 类与 MR60BHA2 传感器接口进行心率和呼吸监测。以下是每个关键函数的功能：

  • mmWave.begin(&mmWaveSerial):

    • 使用指定的串口接口初始化传感器通信。它建立 XIAO 开发板与 MR60BHA2 传感器之间的连接。

  • mmWave.update(100):

    • 更新传感器数据。参数 100 是以毫秒为单位的超时值，指定等待传感器提供新数据的时间。如果在此时间范围内有新数据可用，函数返回 true。

  • mmWave.getHeartBreathPhases(float &total_phase, float &breath_phase, float &heart_phase):

    • 检索与心率和呼吸活动相关的相位信息。
    • total_phase 表示整体相位偏移，而 breath_phase 和 heart_phase 分别特定于呼吸和心跳活动。

  • mmWave.getBreathRate(float &rate):

    • 获取传感器检测到的当前呼吸频率。频率在引用变量 rate 中返回。

  • mmWave.getHeartRate(float &rate):

    • 检索传感器检测到的当前心率。心率在引用变量 rate 中返回。

  • mmWave.getDistance(float &distance):

    • 获取从传感器到检测对象（例如人体）的距离。此函数对于了解检测信号的范围很有用。

  • mmWave.getPeopleCountingPointCloud(PeopleCounting& point_cloud):

    • 检索点云信息。它只是实现消息类型的接收，没有数据是正常的。
    • PeopleCounting 结构包含检测到的目标向量。每个目标包括以下属性：
      • x_point : 目标的 X 坐标（以米为单位）。
      • y_point : 目标的 Y 坐标（以米为单位）。
      • dop_index : 多普勒指数，表示目标的速度。
        • 实际移动速度（以 cm/s 为单位）可以计算为：dop_index * RANGE_STEP，其中 RANGE_STEP 是速度分辨率。
      • cluster_index : 目标的簇 ID，用于识别场景中的单个目标。

  • mmWave.getPeopleCountingTartgetInfo(PeopleCounting& target_info):

    • 检索检测到的目标信息。
    • PeopleCounting 结构包含检测到的目标向量。每个目标包括以下属性：
      • x_point : 目标的 X 坐标（以米为单位）。
      • y_point : 目标的 Y 坐标（以米为单位）。
      • dop_index : 多普勒指数，表示目标的速度。
        • 实际移动速度（以 cm/s 为单位）可以计算为：dop_index * RANGE_STEP，其中 RANGE_STEP 是速度分辨率。
      • cluster_index : 目标的簇 ID，用于识别场景中的单个目标。

  • mmWave.isHumanDetected():

    • 返回是否检测到人体。

模块固件升级​

caution

修改雷达固件是一项有风险的操作，因此请务必仔细阅读本节内容，然后仔细按照每个步骤进行操作。请注意，如果某个步骤执行不正确，雷达可能会变砖或无法使用。

特别注意，如果您购买的是跌倒雷达 MR60FDA2，请不要通过以下方式非法刷写固件，这肯定会使您的设备变砖！！！！

首先，将 XIAO ESP32C6 和 MR60BHA2 模块连接在一起。然后使用以下代码对 XIAO 进行编程。

#include <Arduino.h>
#include "Seeed_Arduino_mmWave.h"

// If the board is an ESP32, include the HardwareSerial library and create a
// HardwareSerial object for the mmWave serial communication
#ifdef ESP32
#  include <HardwareSerial.h>
HardwareSerial mmWaveSerial(0);
#else
// Otherwise, define mmWaveSerial as Serial1
#  define mmWaveSerial Serial1
#endif

void setup() {
  // Initialize the serial communication for debugging
  Serial.begin(115200);
  while (!Serial) {
    ; // Wait for Serial to initialize
  }

  // Initialize the mmWaveSerial communication
  mmWaveSerial.begin(115200);
}

void loop() {
  // Check if there is data available from mmWaveSerial
  while (mmWaveSerial.available() > 0) {
    char receivedChar = mmWaveSerial.read();
    Serial.write(receivedChar); // Forward data to Serial
  }

  // Check if there is data available from Serial
  while (Serial.available() > 0) {
    char receivedChar = Serial.read();
    mmWaveSerial.write(receivedChar); // Forward data to mmWaveSerial
  }
}
tip

上述代码的功能是将模块的串口透明传输到 XIAO 的 USB 串口，从而通过 XIAO 升级模块的固件。
请在升级过程中将 XIAO 连接到您的 PC。

您将看到模块发送的原始数据。

然后您需要在此处下载并解压 OTA 工具和固件。

note

固件 1.6.12 有以下更新：

  1. 修复了在 1.5 米内静止时目标丢失的问题。

  2. 优化了 0-3 米范围内移动目标的跟踪稳定性，解决了之前目标坐标不准确的问题。但是，报告刷新率有所降低。

  3. 呼吸和心率准确性——本版本无更新。相关机器学习训练的持续优化正在进行中。将在月底左右发布固件更新以提高呼吸和心率准确性。之前的呼吸和心率算法存在根本问题，现已得到解决。

点击此处预览旧版本
note

固件 1.6.4 有以下更新：

  1. 优化了呼吸和心率检测功能，修复了小幅身体运动导致数据丢失的错误。
  2. 增强了 3D 存在检测功能：可在 1.5 米内检测呼吸和心率，可在 1.5 到 6 米范围内检测存在。
  3. 添加了人员检测功能，能够在 6 米范围内检测多达三个人。
note

固件 1.6.5 有以下更新：

  1. 修复了人体静止时有时无法检测到呼吸和心率的问题。
note

固件 1.6.10 有以下更新：

  1. 优化了呼吸机制，解决了屏气持续时间不减少的问题。
  2. 添加了数据收集功能。
  1. 检查并连接到串口（将波特率设置为 115200）
  1. 点击"REQUEST UPDATE"进入升级模式：
  1. 如果打印出"C"或"43"，表示模块已进入升级模式。
  1. 选择要升级的固件。选择后，将自动进入升级状态。

升级完成后，将自动跳转到正常模式。如果没有跳转，请断电重启，然后使用 OTA 工具查看串口数据。

  1. 升级完成后，您可以使用 OTA 工具读取版本和原始数据。
  1. 升级完成后，您需要重新刷写 XIAO ESP32C6 的固件。
tip

如果在上述步骤中您操作不当导致异常发生，无法再次尝试烧录固件且雷达无法正常工作，那么雷达可能因固件损坏而变砖。尝试恢复设备的唯一方法是参考**此处**的文件和文档。但是，请理解我们不为因操作不当而变砖的设备提供技术支持和协助。

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定制服务说明

雷达的固件和算法不开源，雷达的复杂参数如 3D 点云、检测距离、范围等需要定制服务，这可能涉及额外的定制费用和 MOQ。

资源​

技术支持与产品讨论​

感谢您选择我们的产品！我们在这里为您提供不同的支持，以确保您使用我们产品的体验尽可能顺畅。我们提供多种沟通渠道，以满足不同的偏好和需求。

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