基于 MAX30102 血氧传感器 和 SSD1306 OLED 显示屏的血氧与心率监测器，适用于Raspberry Pi Pico 和 Pico 2。

设备图片

文件结构

接线

两个设备挂载在独立的 I2C 总线上，避免彼此通信（尤其是 OLED 的大数据量写入）互相阻塞。

注意：本项目使用的 SSD1306 OLED 在 I2C1 上以 100kHz 标准模式运行。这是因为 RP2350 内部上拉电阻（约 50kΩ）在 400kHz 快速模式下无法提供足够的信号边沿速率。若需 400kHz，请在 GP6/GP7 上外接 4.7kΩ 上拉电阻至 3.3V。

构建步骤

1. 安装 Raspberry Pi Pico SDK（v2.0.0 或更高版本，Pico 2 / RP2350 需要），设置 PICO_SDK_PATH。
2. 将 SDK 的导入脚本复制到项目目录：

   cp $PICO_SDK_PATH/external/pico_sdk_import.cmake .
   

3. 配置并构建：

   mkdir build && cd build
   cmake ..              # 默认构建目标为 Pico 2 (RP2350)
   make -j4
   

   如要编译给原始 Pico：

   cmake -DPICO_BOARD=pico ..
   

4. 烧录 MAX30102.uf2：按住 BOOTSEL 键插入开发板，然后将文件复制到挂载的 U 盘中。

注意：最好使用 VScode + Raspberry Pi Pico Project 来创建项目，这样集成 “创建工程-编辑工程-编译工程”，使得开发更方便

工作原理

每个循环周期中，传感器 FIFO 被完全排空（通过反复调用 max30102_check() 直到读写指针对齐，以处理驱动层 32 字节的突发读取上限），每对 (IR, RED) 采样数据送入 spo2_algorithm_add_sample()。

• 直流跟踪：一阶 IIR 低通滤波器（alpha = 0.95）跟踪每个通道缓慢变化的 DC 分量；减去 DC 后得到脉动 AC 分量。
• 手指检测：将 IR DC 值与 SPO2_FINGER_THRESHOLD 比较。低于阈值时，屏幕显示"Place finger"。
• SpO2 计算：当 100 个采样点（4 秒）的窗口填满后，计算每个通道 AC 信号的 RMS 值，并组合为标准的比率-比率公式 R = (RMS_red/DC_red) / (RMS_ir/DC_ir)，然后用常用线性近似 SpO2 = 110 - 25*R 映射。
• 心率计算：对 IR AC 信号在 40-200 BPM 对应的滞后范围内进行自相关计算；相关性最强的滞后即为脉搏周期。
• 显示：每秒刷新一次，显示 SpO2、脉搏以及原始 IR DC 值（用于调试手指检测阈值）。

免责声明：110 - 25*R 公式和默认 LED 电流是演示用途的常见起点，并非校准医疗器械。真正的脉搏血氧仪需要对照参考仪器对大量受试者进行校准。请将 SpO2 输出视为近似值，如需提高精度，可调整 SPO2_FINGER_THRESHOLD、LED 电流（通过传入自定义 max30102_config_t 替代 NULL）以及 SpO2 公式常数。

库升级说明

MAX30102 驱动已从原始版本升级。与旧版的主要差异：

重要：新版修正了 RED/IR 通道的字节序。为保持算法原有校准参数的有效性，MAX30102.c:107 中的 spo2_algorithm_add_sample() 调用使用 (red, ir) 顺序。

调试说明

• SPO2_FINGER_THRESHOLD（在 algorithm.h 中）：根据 OLED 上显示的"IR DC"值在有/无手指时的差异，调高或调低此阈值。
• LED 电流：将自定义的 max30102_config_t 传入 max30102_setup()（替代 NULL），如果 AC 信号太弱（例如较厚组织或深色外壳），可增大 led1_current/led2_current。
• SPO2_BUFFER_SIZE / 窗口长度：较短窗口响应更快，较长窗口更稳定，需在这两者之间权衡。

故障排除

相关代码

Github代码文件