运动健康算法在嵌入式端的部署实战 · 课程目录

01

嵌入式系统概述基础

定义、特点、分类、应用领域及发展趋势

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02

运动健康算法基础传感器

心率/步数/卡路里、加速度计、陀螺仪、PPG原理

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03

嵌入式开发环境搭建工具

交叉编译链、Keil/IAR/STM32CubeIDE、J-Link/ST-Link

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04

C语言关键特性核心

指针、结构体、位运算、内存管理、volatile、中断

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05

STM32微控制器入门 MCU

选型、GPIO、定时器、中断、串口通信基础

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06

传感器数据采集驱动

I2C/SPI协议、MPU6050驱动、数据读取与校准

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07

PPG信号采集与处理模拟

光电容积脉搏波、AFE4404/MAX30102、低通/带通滤波

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08

心率算法（时域法）算法

峰值检测、动态阈值、R-R间期、抗干扰处理

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09

心率算法（频域法）算法

FFT、功率谱密度、频域心率提取、资源优化

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10

步数检测算法计步

计步原理、峰值/步频、防抖、佩戴位置适配

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11

卡路里消耗计算模型

BMR、MET、基于心率/步频的卡路里估算

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12

睡眠监测算法健康

体动检测、睡眠分期、加速度计+PPG融合

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13

运动状态识别分类

静止/走路/跑步/骑行/上下楼，阈值+轻量ML

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14

数据融合与卡尔曼滤波融合

多传感器融合、卡尔曼滤波姿态估计、代码实现

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15

RTOS基础 (FreeRTOS) 系统

任务创建/调度、信号量/队列、算法部署应用

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16

算法性能优化优化

循环展开、查表法、静态分配、睡眠/动态调频

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17

定点数运算与浮点模拟数学

无FPU替代、Q格式、精度与性能权衡

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18

低功耗设计功耗

Sleep/Stop/Standby、时钟门控、事件驱动算法

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19

数据存储与日志存储

Flash读写、EEPROM模拟、FATFS、日志记录导出

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20

蓝牙通信与数据上报无线

BLE协议栈、心率/步数特征、通知与绑定

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21

OTA固件升级维护

分区设计、Bootloader、差分升级、安全校验

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22

算法验证与测试质量

Ceedling/Unity、HIL、数据回放比对

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23

异常处理与看门狗可靠

硬件/独立看门狗、算法跑飞检测、安全复位

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24

多算法任务调度调度

时间片轮转、优先级抢占、执行时间预算、超时处理

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25

传感器驱动抽象层设计架构

分层架构、设备树、驱动接口标准化、移植

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26

算法参数调优调试

参数存储/加载、CLI/串口命令、热更新

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27

从原型到产品移植

Python/Matlab→C、浮点转定点、DSP/FPU加速

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28

实战项目一：智能手环项目

心率计步器：需求分析、系统架构、集成调试

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29

实战项目二：睡眠监测仪项目

PPG+加速度计融合、睡眠报告、低功耗采集

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30

课程总结与未来展望趋势

边缘AI、TinyML可穿戴、学习路径建议

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