【CAVEDU講堂】Wio Terminal 操作 Grove EMG 肌電圖感測器與GSR膚電反應感測器

Posted By CAVEDU 教育團隊 on 10 月 20, 2022 in Arduino, Edge AI應用案例, Edge AI教學文, Edge AI解決方案開箱評測, 感測器, 教學文 | 0 comments

作者/圖片來源：CAVEDU 教育團隊

本文將介紹如何使用 Wio Terminal 開發板來操作 Grove EMG 肌電圖感測器與 GSR 膚電反應感測器，並將讀取結果顯示於 Wio Terminal 彩色LCD上。後續會說明如何使用 tinyML 架構，根據這兩款感測器的訊號變化來判斷肌肉狀態。

我們已經針對 Wio Terminal 推出了洞洞三套件包~ (原因請洽腦波弱老闆)，也別忘了參考阿吉老師所錄製的 Wio Terminal tinyML 系列影片喔！

本文的靈感是來自於這篇 hackster.io文章，使用Grove – 肌電圖感測器 EMG 與 Grove – 皮膚電反應感測器 GSR 搭配 tinyML 框架來分析肌肉痠痛的狀態，很有趣。但在這之前，必須要正確由 Wio terminal 來讀取感測器的狀態，所以寫了這篇簡短教學與大家分享。

Grove – 肌電圖感測器 EMG

Grove – 皮膚電反應感測器 GSR

注意：這兩款感測器都無法用於醫療用途，有相關需求請洽專業醫療單位。

A.下載 Arduino IDE，並設定開發板

請先取得 Arduino IDE，本文章所使用的版本為Arduino 2.0.0-rc8。本文章推薦使用2.0以後的版本以方便之後有關AI部分的範例。請根據您所用的作業系統與希望的安裝方式自行下載即可。

開啟Arduino IDE後首先要新增 Wio Terminal 開發板相關定義，步驟如下：

1. 點擊File(檔案)->Preferences(偏好設定)

2. 新增開發板定義網址

在彈出視窗中，在額外的開發板管理員網址處（紅框處）輸入以下內容，再按下 OK 關閉視窗。

https://files.seeedstudio.com/arduino/package_seeeduino_boards_index.json

3. 進入開發板管理員

於 Arduino 工具列點選 Tools -> Board > Board’s Manager，來開啟開發板管理員視窗

4. 尋找並安裝 wio terminal 套件

在搜尋欄（紅框處）輸入

wio

，就可以在下方找到 Seeed SAMD Boards 的選項，直接安裝即可。本篇文章安裝的版本為 1.8.3。請注意，先前於 2. 的偏好設定網址一定要輸入，否則會找不到對應結果。

5. 設定開發板

上述步驟完成後就能在 Tools > Board > Seeed SAMD Boards 選項中找到 Seeeduino Wio Terminal 與其他系列產品，不要選錯囉。

6. 連接開發板與電腦，確認 COM port 編號

接著使用 USB typeC 傳輸線連接 Wio Terminal 與電腦之後，Wio Terminal 就會自動開機，稍等一段時間等電腦安裝Wio Terminal的驅動程式後，就可以在 Tools(工具)->Port(序列埠)中找到其COM編號，以下圖為例是

COM62

。或以 Windows 系統來說，也可進入 Windows 的 “裝置管理員” 來檢視。

B. 圖片轉檔

本文範例會在 wio terminal 上顯示圖檔，因此本段會說明如何轉檔，如不需要此功能可直接跳到 C.

1.轉換圖片格式

由於 wio terminal LCD 有特別的輸出的方式，因此 Seeed 原廠有特別寫一篇文章說明如何將圖片轉成 wio 所需的格式，在此就照著做一遍，步驟如下:
1. 下載 Seeed 提供的

bmp_converter.py

(點我下載)
2. 在放置 bmp_converter.py 的資料夾新增一個資料夾，這裡改名為

bmp

3.將想要顯示在 wio terminal LCD 上的圖片，用小畫家(Microsoft Paint)開啟，或任何能儲存24位元點陣圖的程式也可以。在此用 CAVEDU LOGO 做範例，調整尺寸後將圖片儲存在

bmp

資料夾中，注意要將存檔類型改成24位元點陣圖。

4. 確認python是否有安裝，如未安裝，安裝最新版即可。完成後開啟命令提示字元(cmd)，將路徑選到

bmp_converter.py

的位置並執行。


python bmp_converter.py

接下來程式會詢問轉檔格式，請選擇 (2) 16-bit，完成後就會在資料夾中看到

rgb565

的資料夾，裡面就是正確格式的 .bmp檔了。萬一跳出 ImportError: No module named PIL 的錯誤，請在 cmd 中輸入

pip install pillow

安裝相關套件就可以了

5.檔案轉換完成後，將其複製到 microSD 記憶卡，然後再插入wio_terminal 中就完成了。

B2.下載RAWImage.h

此標頭檔是由 Seeed 提供，可將圖片輸出於 Wio Terminal LCD 的函式庫，請由此取得。

直接複製文字後將其貼入一個新開啟的空白.txt檔案，完成後再將其改名為

RawImage.h

再直接放入Arduino的

library

資料夾內 (或任何您覺得順手的做法都可以)，例如以下路徑

C:\Program Files (x86)\Arduino\libraries

C.接線圖

由於 wio terminal 只有一個類比訊號輸入的Grove頭，因此在肌電圖感測器 (EMG Detector) 需要接到板子背後的腳位才行，此處可使用Grove轉杜邦線或是直接拿三條公公杜邦線連接(本文章做法)
連接方法為：

黑接黑(GND)
紅接紅(5V)
黃接橘(訊號)
白色空接

與wio terminal連接為:

上排右邊數來第1格接紅色(5V)
上排右邊數來第3格接黑色(GND)
上排右邊數來第8格接橘色(訊號)

而皮膚電反應感測器(GSR) 就簡單許多，只需將其用Grove 線與右方的Grove腳位座連接即可(紅圈處)

D.程式

程式中關於圖片名稱需與以下相同：

drawImage("cave.bmp", TFT_HEIGHT/2, TFT_WIDTH-200);

內的cave.bmp一樣否則便無法順利執行程式，如使用其他名稱圖檔，請自行修改即可。

另外如果跳過步驟B的讀者，請註解這行程式碼，否則程式會無法運行 (因為圖檔不存在呀)


#include

#include

#include "TFT_eSPI.h"

#include "SD/Seeed_SD.h"

#include "RawImage.h"



TFT_eSPI tft;



TFT_eSprite spr = TFT_eSprite(&amp;tft);



#define GSR A0

#define EMG A2

int gsr_value , emg_value ;



uint32_t background_color = tft.color565(0, 0, 0);

uint32_t text_color = tft.color565(174, 255, 205);



void setup() {

Serial.begin(115200);



if (!SD.begin(SDCARD_SS_PIN, SDCARD_SPI)) while (1);



tft.begin();

tft.setRotation(3);

tft.fillScreen(background_color);

tft.setTextColor(text_color);

tft.setTextSize(2);



spr.createSprite(TFT_HEIGHT / 2, TFT_WIDTH);

spr.setTextSize(3);



drawImage("cave.bmp", TFT_HEIGHT / 2, TFT_WIDTH - 200);

}



void loop() {



get_GSR_data(3);

get_EMG_data();



spr.drawString("gsr:= ", 10, 10);

spr.drawString("(finger) ", 10, 40);

spr.drawString(String(gsr_value), 10, 70);

spr.drawString("emg:= ", 10, 100);

spr.drawString("(arm)", 10, 130);

spr.drawString(String(emg_value), 10, 160);



spr.pushSprite(0, 0);

delay(50);

spr.fillSprite(background_color);

}



void get_GSR_data(int calibration) {

long sum = 0;



for (int i = 0; i &lt; 10; i++) { sum += analogRead(GSR); delay(5); } gsr_value = (sum / 10) - calibration; Serial.print("GSR Value =&gt; "); Serial.println(gsr_value);

}



void get_EMG_data() {

long sum = 0;



for (int i = 0; i &lt; 32; i++) { sum += analogRead(EMG); } emg_value = sum &gt;&gt; 5;

Serial.print("EMG Value =&gt; ");

Serial.println(emg_value);

Serial.println();



delay(10);

}

wio terminal read emg and gsr sensors