血氧饱和度（英语：Oxygen saturation），或称血氧浓度，是指血中氧饱和血红蛋白相对于总血红蛋白（不饱和+饱和）的比例。人体需要并调节血液中的氧气非常精确和特定的平衡。 人体的正常动脉血氧饱和度为95-100％。 如果该水平低于90％，则被认为是低氧血症。

血氧的测量主要分为透射式和反射式。目前的主流是透射式。但是两者原理差不多，都是使用发光二极管（红光RED，红外IR，绿光GREEN和蓝光BLUE等）照射被测部位，然后使用一个光电二极管接收透射/反射的光线，将光信号转换为电信号。然后通过高精度的ADC测量反射回的电流大小，评估血液中的含氧量。

图1 典型PPG 波形

上图是一个典型的PPG波形，即光电二极管接收到原始的光信号波形。波形（由图中间的白色横虚线）可分为两部分：DC signal 和 AC signal，即直流信号和交流信号。

其中直流信号由下到上可分为以下三部分的反射：组织（issue），静脉血（Venous blood）和不跳动的动脉血（Non pulsatile arterial blood）。当然对于不同年龄、性别和肤色等人不同，对应的DC signal 值也会不同。所以后面的血氧计算都是使用相对值。

而 AC signal 交流信号就比较单一：由跳动的动脉血反射得到。其中波峰对应心脏的收缩（Systole），波谷对应心脏舒张（Diastole）。

通过计算AC signal 两个波峰的时间（图中两条竖着的黑色虚线），我们就能计算出心率，这里不再赘述。至于选择哪个通道的数据（红光或红外），其实都是可以的，一般是使用信号较好的那个通道（通常为红外）。

临床上，交流分量与直流分量的幅值之比反映了人体的血流灌注能力，称为血流灌注指数(Perfusion Index，PI)。一般情况下灌注度越高，表明信号质量越好。其表达式为:

​

血压计算公式也比较简单，这里MAX30102是一路红光，一路红外。只分别算出红光的交流除以红光的直流即: ACred/DCred，和红外的交流除以红外的直流分量即：ACired/DCired。然后两者再相除得到R。

​

得到 R 然后查表即可得到血氧值，也可以通过下面美信拟合的公式计算：

SpO2 = -45.060*R*R + 30.354 *R + 94.845

由上面的原理我们简化为：将RED/IR 光射向皮肤，透过皮肤组织反射回的光被光敏传感器接受并转换成电信号，再经过AD转换成数字信号。简化过程：光--> 电 --> 数字信号。所以我们需要控制光源LED的电流强度和采样率，光敏传感器的ADC精度（xbit）等。

​

图2 MAX30102 系统框图

在一般的配置中我们让设备开机直接开始进入SpO2/HR 模式就好（PROX_INT_EN 置 0），设置两个LED的电流都为0x40，然后开启 RDY 中断使能。这样每次数据采集ok就可以中断一次去处理数据。

MAX30102 FIFO 的深度为32，每个buf是6个字节（两通道数据，每通道3字节）。我么可以开启 PPG_RDY_EN，这样就能每来一个新的数据，就会中断一次通知我们去取数据。读FIFO_DATA 就会自动清掉中断标志位。

​

图3 FIFO 寄存器

FIFO相关的寄存器有4个。虽然是显示均可读写（R/W），但是实际上只有 FIFO Read Pointer可以写（应用在读数据出错，往回重读一次的情况）。其他 FIFO 寄存器均为只读。

I2C寄存器映射中的FIFO_DATA寄存器指向要从FIFO读取的下一个样本。 FIFO_RD_PTR指向此样本。所以虽然通过连续读 FIFO_DATA 不会使该寄存器自增，但是 FIFO_DATA 寄存器实际是映射到FIFO_RD_PTR，而FIFO_RD_PTR 寄存器始终指向下一个待读取的数据，所以对FIFO_DATA 连续读，是能够实现的。读 FIFO 函数如下：