P1H1291-O PPG 信号采集芯片 & 模块说明书

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P1H1291-O 反射式 PPG 信号采集芯片 & 模块说明书

文档版本： v1.1 | 适用范围： P1H1291-O1 透射/反射式光电脉搏血氧模块（P1H1291-O1 PCB Rev. V260701）本说明书包含两部分：① P1H1291 芯片级规格说明，② P1H1291-O1 模块使用说明（含 AT 指令集）.

P1H1291-O1

第一部分：P1H1291 芯片规格说明

1.1 概述

P1H1291 是深圳加一健康科技定制的集成 双波长 LED 驱动 + 光电二极管模拟前端 (AFE) 的 PPG 信号采集芯片，专为可穿戴血氧监测（SpO2）、心率（HR）应用设计。芯片同时支持 反射式与透射式两种光电测量拓扑，适用于指尖、耳垂、腕部、额头等多部位采集场景。芯片采用 QFN-24 (VQFN-24 4×4 mm) 封装，与外部主控仅需 3 线 UART 接口（RX / TX / GND）即可完成通信与控制。

项目规格
封装VQFN-24（RGE）4×4 mm
工作电压1.8V – 3.3V ±5% (DVDD_3V)
典型功耗（工作）< 2 mA（不包含LED功耗）
典型功耗（STANDBY）< 2 μA
通信接口UART (TTL 3.3V) — 3 线（RX/TX/GND）
默认波特率115200 bps（可通过 AT 指令修改）
工作温度-20℃ ~ +70℃

1.2 芯片特性

P1H1291 为定制化 ASIC（Application Specific Integrated Circuit），芯片内部集成 PPG 信号采集、数字滤波、状态检测与 SpO2/HR 解算等完整算法链路。算法已固化于片上非易失性存储器中，不对外提供可编程接口，用户无需进行寄存器配置或算法标定。芯片上电后即自动完成传感器初始化、信号采集与数据输出，通过标准 UART 接口以 AT 指令集进行查询与控制。

注意：本芯片为固化型定制器件，不可重新编程。所有信号处理参数（滤波器系数、检测阈值、标定曲线等）已在出厂前完成校准与烧录，用户端无法修改。

第二部分：P1H1291-O1 模块使用说明

2.1 模块概述

P1H1291-O1 是一款基于 P1H1291 芯片的反射式血氧饱和度 + 心率监测模块，集成 LED 光源、光电二极管、模拟前端与算法，柔性 PCB 设计可直接贴合人体佩戴使用。

项目规格
模块型号P1H1291-O1
PCB 版本V260701
接口4 线（VBAT / GND / UART_TX / UART_RX）
供电1.8V – 3.3V ±5% (DVDD_3V)（建议 LDO 稳压）
工作电流约 1.2 mA（不包括LED），2 μA（STANDBY）
测量参数心率（HR）、血氧饱和度（SpO2）、灌注指数（PI）、在位状态
HR 范围30 ~ 240 bpm
SpO2 范围80% ~ 100%
PI 范围0.0 ~ 20.0（无量纲）
采样率20 Hz（每 50 ms）
响应时间检测放入 1~3 秒出数据

2.2 模块引脚定义

引脚名称说明
1VBAT电源正（3.3V）
2GND电源地
3UART_TX模块数据发送（TTL 3.3V）
4UART_RX模块数据接收（同时作为 STANDBY 唤醒源）

注意：UART 接口为 TTL 3.3V 电平，连接到 5V MCU 时必须加电平转换器。

2.3 UART 默认参数

参数值
波特率115200 bps
数据位8
停止位1
校验位无
流控无
指令/响应结尾\r\n

2.4 上电行为

  • 上电后模块自动进入 正常工作模式，开始采样并通过 UART 周期性输出数据
  • LED（红/红外）开始周期性闪烁（每 50ms 切换）
  • UART 默认每秒输出一行：status,hr,spo2,PI\r\n

第三部分：AT 指令集

3.1 通用格式

  • 所有指令以 \r\n 结尾（CR+LF）
  • 所有响应以 \r\n 结尾
  • 参数值用 = 分隔指令名与参数

3.2 自动输出格式

模块上电后默认每秒输出一行数据：

<status>,<hr>,<spo2>,<PI>\r\n
字段范围说明
status0~20=空载, 1=在位, 2=干扰
hr0~240心率 bpm（空载时输出 0）
spo20~100血氧 %（空载时输出 0）
PI0.0~20.0灌注指数（空载时输出 0.0）

示例输出（空载）：

0,0,0,0.0
0,0,0,0.0
...

示例输出（在位）：

1,68,97,3.5
1,69,97,3.4
...

3.3 PI（灌注指数）说明

PI 范围等级说明
< 0.2极弱信号差，数据仅供参考
0.2 ~ 1.0弱低灌注，保持手指稳定
1.0 ~ 5.0正常信号良好
> 5.0强信号优秀

3.4 指令列表

① AT — 测试通信

发送: AT\r\n
响应: OK\r\n

检测模块是否在线，验证 UART 通信是否正常。

② AT+RAW=<0|1> — 开启/关闭波形数据

发送: AT+RAW=1\r\n
响应: OK\r\n
        输出: 1,68,97,3.5,32768,32770   ← 每 50ms 一行 (20Hz)
              1,68,97,3.4,32766,32772
              ...

发送: AT+RAW=0\r\n
响应: OK\r\n
        输出: 1,68,97,3.5               ← 每 1s 一行 (1Hz)
              1,69,97,3.4
              ...

P1H1291-O1

RAW 模式输出格式：

<status>,<hr>,<spo2>,<PI>,<red>,<ir>\r\n
  • red：RED 通道滤波后采样值（经 HP+LP 滤波）
  • ir：IR 通道滤波后采样值（经 HP+LP 滤波）

③ AT+STOP=<0|1> — 暂停/恢复数据输出

发送: AT+STOP=1\r\n   暂停输出
响应: OK\r\n
(模块停止发送数据，但仍在采样和接收指令)

发送: AT+STOP=0\r\n   恢复输出
响应: OK\r\n

暂停后模块仍可接收 AT 指令，但不主动发送数据。

④ AT+MODE=<0|1> — 成人/婴儿模式

发送: AT+MODE=0\r\n   成人模式（默认）
响应: OK\r\n

发送: AT+MODE=1\r\n   婴儿模式
响应: OK\r\n

⑤ AT+SENS=<0~100> — 查询/设置灵敏度

发送: AT+SENS\r\n         查询当前灵敏度
响应: +SENS:50\r\n
       OK\r\n

发送: AT+SENS=80\r\n       设置灵敏度为 80
响应: OK\r\n
参数说明
0最低灵敏度（需极强信号才判定在位，适合高信噪比场景）
50默认，平衡
100最高灵敏度（微弱信号也判定在位，适合弱信号/仿真场景）

⑥ AT+SLEEP — 进入休眠

发送: AT+SLEEP\r\n
响应: OK\r\n
(模块关闭 LED，停止采样，进入 STANDBY 低功耗模式，功耗 ~2μA)

进入休眠后模块关闭所有外设，UART RX 引脚下降沿触发唤醒。发送任意字节即可唤醒。

⑦ 错误反馈

未识别的指令或无效参数返回：

发送: AT+UNKNOWN\r\n
响应: ERROR:1\r\n

发送: AT+SENS=200\r\n
响应: ERROR:2\r\n
错误码含义
1无法识别的指令
2参数超出范围
3当前状态不允许此操作

3.5 自动休眠机制

除主动发送 AT+SLEEP 外，模块还会在以下条件下自动进入 STANDBY：

  • 无手指超时：连续 30 秒未检测到手指 → 自动休眠
  • UART 唤醒：收到任意 AT 指令 → 立即清零计时器，保持活跃

实测验证示例（串口调试截图）：1,100,99,3.5 — 在位状态下输出2,100,99,0.8 — 干扰状态下输出OK — 指令响应

3.6 响应时间

阶段典型时间
手指放入 → 检测在位0.5 ~ 2 秒
检测在位 → HR/SpO2 有效1 ~ 5 秒
手指拔出 → 检测空载0.5 ~ 2 秒
休眠唤醒 → 恢复数据输出~1 秒
指令响应时间< 5 ms

3.7 使用流程示例

// 1. 连接并测试
发送: AT
响应: OK

// 2. 查看当前灵敏度
发送: AT+SENS
响应: +SENS:50
       OK

// 3. 调整为高灵敏度
发送: AT+SENS=80
响应: OK

// 4. 开启波形数据，绘制 PPG 波形
发送: AT+RAW=1
响应: OK
(每 50ms 输出一行波形数据)

// 5. 切换为婴儿模式
发送: AT+MODE=1
响应: OK

// 6. 暂停数据输出，节约流量
发送: AT+STOP=1
响应: OK

// 7. 让模块进入休眠
发送: AT+SLEEP
响应: OK
(模块进入 ~2μA 低功耗)

// 8. 任意字节唤醒
发送: AT
(模块被唤醒，自动恢复数据输出)
响应: OK

上位机集成建议：

  1. 用串口助手打开对应 COM 口，波特率 115200
  2. 勾选”加回车换行”发送 AT 指令
  3. 解析返回的 status,hr,spo2,PI四元组用于 GUI 显示
  4. 绘制 PPG 波形需开启 AT+RAW=1，使用 20Hz 实时绘图
  5. 根据 PI 值显示信号质量指示条（绿/黄/红）

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