一、项目背景：
感谢得捷与eetree赞助的本次fastbond活动，下面介绍一下婴儿睡眠监控系统涉及的硬件和图像分析方面的内容。目前主流的技术方向有：
图像分析方面：
- 面部识别与表情分析：
- 面部检测：通过机器学习算法（如Haar级联分类器或深度神经网络）检测婴儿的面部。
- 表情识别：分析婴儿的表情变化，例如是否在笑、哭或处于困惑状态。
- 姿势识别：
- 睡姿检测：通过关键点检测算法（如OpenPose）识别婴儿的头部、手臂、腿部位置，判断睡姿是否安全。
- 滚动检测：识别婴儿是否从仰卧状态变为俯卧状态。
- 呼吸监测：
- 动作分析：通过分析微小的胸腹部起伏，判断呼吸频率。
- 异常模式检测：检测呼吸暂停或不规则呼吸。
- 报警与反馈系统：
- 实时警报：若检测到异常情况（如婴儿呼吸状况恶化或者环境温度过高），立即通过APP或者设备本身发出警报。
- 统计与报告：提供日常睡眠报告和历史数据分析，帮助家长了解婴儿的睡眠质量。
通过结合以上硬件和图像分析技术，婴儿睡眠监控系统可以提供全面且可靠的监控，确保婴儿在睡眠期间的安全。
二、系统主要架构与核心硬件介绍：
核心主控选择的是NXP MCXN947, MCXN947 MCU集成了双 Arm Cortex-M33 微控制器和神经处理单元 (NPU)。
- MCX-N947有两个Arm™ Cortex™-M33内核，每个内核的主频均为150MHz，优化了性能效率，高达2MB的双块Flash存储器，带可选的全ECC RAM，外部闪存
- 加速器：神经处理单元、PowerQuad、Smart DMA等
- 连接
- 以太网PHY和连接器
- HS USB Type-C连接器
- SPI/I2C/UART连接器（PMOD/mikroBUS、DNP）
- WIFI连接器（PMOD/mikroBUS、DNP）
- CAN-FD收发器
- 调试
- 带有CMSIS-DAP的板载MCU-Link调试器
- JTAG/SWD连接器
图像传感器：ov2640简介
该传感器支持输出最大为200万像素的图像 (1600x1200分辨率)， 支持使用VGA时序输出图像数据，输出图像的数据格式支持YUV(422/420)、YCbCr422、RGB565以及JPEG格式，若直接输出JPEG格式的图像时可大大减少数据量， 方便网络传输。它还可以对采集得的图像进行补偿，支持伽玛曲线、白平衡、饱和度、色度等基础处理。根据不同的分辨率配置， 传感器输出图像数据的帧率从15-60帧可调，工作时功率在125mW-140mW之间。
53.2.2. OV2640引脚及功能框图
OV2640传感器采用BGA封装，它的前端是采光窗口，引脚都在背面引出，引脚的分布见图 OV2640传感器引脚分布图 。
图中的非彩色部分是电源相关的引脚，彩色部分是主要的信号引脚，介绍如下表 OV2640管脚 。
下面是OV2640功能框图
控制寄存器
标号处的是OV2640的控制寄存器，它根据这些寄存器配置的参数来运行，而这些参数是由外部控制器通过SIO_C和SIO_D引脚写入的， SIO_C与SIO_D使用的通讯协议SCCB跟I2C十分类似，在STM32中我们完全可以直接用I2C硬件外设来控制。
通信、控制信号及时钟
标号处包含了OV2640的通信、控制信号及外部时钟，其中PCLK、HREF及VSYNC分别是像素同步时钟、行同步信号以及帧同步信号， 这与液晶屏控制中的信号是很类似的。RESETB引脚为低电平时，用于复位整个传感器芯片，PWDN用于控制芯片进入低功耗模式。 注意最后的一个XCLK引脚，它跟PCLK是完全不同的，XCLK是用于驱动整个传感器芯片的时钟信号，是外部输入到OV2640的信号； 而PCLK是OV2640输出数据时的同步信号，它是由OV2640输出的信号。XCLK可以外接晶振或由外部控制器提供， 若要类比XCLK之于OV2640就相当于HSE时钟输入引脚与STM32芯片的关系，PCLK引脚可类比STM32的I2C外设的SCL引脚。
感光矩阵
标号处的是感光矩阵，光信号在这里转化成电信号，经过各种处理，这些信号存储成由一个个像素点表示的数字图像。
数据输出信号
标号处包含了DSP处理单元，它会根据控制寄存器的配置做一些基本的图像处理运算。这部分还包含了图像格式转换单元及压缩单元， 转换出的数据最终通过Y0-Y9引脚输出，一般来说我们使用8根据数据线来传输，这时仅使用Y2-Y9引脚， OV2640与外部器件的连接方式见图 8位数据线接法 。
三、总结
通过这次fastbond活动，增加了嵌入式方案在监测婴儿睡眠质量方面的应用，本次方案设计主要应用了图像传感器，后续加入声音姿势识别，更准确的识别睡眠健康状态。
期待能够继续参加第二阶段的内容，继续完善项目！
kokutou
aramy安先生