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Medithings VesiScan BASIC

nRF52840 기반 초음파(Piezo) + IMU 방광 모니터링 패치 펌웨어

Author

Charles KWON - charleskwon@medithings.co.kr

Overview

VesiScan BASIC은 피에조 초음파 트랜스듀서와 IMU 센서를 이용하여 방광 상태를 측정하고, BLE를 통해 모바일 클라이언트로 데이터를 전송하는 웨어러블 패치 디바이스 펌웨어입니다.

Hardware

구분	칩/센서	사양	인터페이스
MCU	nRF52840	ARM Cortex-M4, SoftDevice S140	-
Piezo TX	MD1822K6-G + TC7920K6-G	MOSFET Driver, +/-20V	GPIO (Timer+PPI)
Piezo MUX	8ch MUX (MUXA/MUXB)	채널 선택 (CH0~CH7)	GPIO
Echo AFE	ADA2200	Lock-in Amplifier	SPI
Echo ADC	ADC121S051	12-bit, Echo 신호 샘플링	SPI
DAC	MCP4725	12-bit, 바이어스 전압	I2C (SW)
DigiPot	AD5272	가변저항, AGC 제어	I2C (SW)
IMU	ICM42670P	6축 가속도/자이로	I2C (HW)

BLE Commands (Piezo)

Command	Response	설명
mpa?	-	Piezo 시스템 활성화 (전원 ON + 드라이버 초기화)
mpc? [cycles] [freq] [ch]	-	Piezo 버스트 (주파수/채널 선택)
mdc? [cycles] [delay] [samples]	rdb: rdd: rde:	Piezo 버스트 + Echo 캡처 (12-bit packed)
mec? [freq] [delay] [samples] [cycles] [avg] [ch]	rer:	Piezo 버스트 + Echo 캡처 (16-bit raw)
maa? [mode]	raa:	8채널 전체 캡처 (비동기, mode 0=raw)

Piezo 주파수 옵션

freq	주파수
0 (기본)	2.1 MHz
1	1.8 MHz
2	2.0 MHz
3	1.7 MHz
4	2.2 MHz
5	1.9 MHz

8채널 MUX 매핑

Channel	MUX	SEL1	SEL0	EN_MUXA	EN_MUXB
CH0	A0	0	0	1	0
CH1	A2	0	1	1	0
CH2	A1	1	0	1	0
CH3	A3	1	1	1	0
CH4	B0	1	1	0	1
CH5	B1	0	1	0	1
CH6	B2	1	0	0	1
CH7	B3	0	0	0	1

Echo 수신 체인

Piezo → MUX(8ch) → ADA2200(AFE) → ADC121S051 → nRF52840
                                      ↑
                               MCP4725(Bias) + AD5272(AGC)

BLE Commands (IMU)

Command	Response	설명
msp?	rsp:	IMU 6축 데이터 (single shot, 레지스터 직접 읽기)

IMU 사양

항목	설정
센서	ICM42670P (6축: 3축 가속도 + 3축 자이로)
인터페이스	I2C (HW)
모드	Low-Noise Mode
해상도	16-bit

BLE Commands (측정)

Command	Response	설명
scj?	rcj:	PD-ADC M48 MODE 2 (Pressure + M48 + Battery + Temp + IMU)
sdj?	rdj:	PD-ADC M48 MODE 3
sej?	rej:	PD-ADC M48 MODE 4 (M48 + Battery + IMU)
ssj?	rsj:	PD-ADC M48 MODE 0 (M48 + Battery/IMU combined)
cmd? [v1] [v2] [v3]	rmd:	ADC count / delay / 파라미터 설정

Build

• IDE: Keil uVision5 (ARM5)
• SDK: nRF5 SDK + SoftDevice S140

#define HARDWARE_VERSION   "VB0HW0000"
#define FIRMWARE_VERSION   "VB0FW0000"
#define FIRMWARE_SERIAL_NO "VB026030000"

Project Structure

project/
├── ble_peripheral/
│   ├── ble_app_bladder_patch/       ← 메인 펌웨어
│   │   ├── main.c                    ← 부트, BLE, 전원 제어
│   │   ├── main_timer.c              ← 메인 루프 (측정/제어)
│   │   ├── cmd_parse.c               ← BLE 명령어 파싱 (레거시)
│   │   ├── icm42670p/                ← IMU 드라이버
│   │   └── meas_pd_*.c              ← PD Echo 측정 (모드별)
│   └── dr_piezo/                    ← Piezo TX 드라이버
└── dfu/
    └── secure_bootloader/           ← BLE DFU 부트로더

pc_firm/                             ← 파서 및 ADC 드라이버
├── parser.c                          ← BLE 명령어 파서 (신규)
└── dr_adc121s051/                   ← Echo ADC 드라이버

License

Proprietary - Medithings Co., Ltd.