如何解析Nonin 3231血氧仪USB串口数据获取SpO2与心率？

协议核心说明 #

Nonin 3231采用9位串口传输，第9位作为帧标志：1表示帧起始/结束，0表示有效数据。数据帧以0x14（ENQ，第9位为1）开头，随后是两个8位数据字节（第9位为0，分别对应SpO2和心率），最后以0x03（ETX，第9位为1）结束。

解析步骤 #

1. 识别帧起始标志：筛选出第9位为1且字节值为0x14的单元；
2. 读取后续两个数据单元：直接取低8位数值作为SpO2（有效范围70-100）和心率（有效范围20-250）；
3. 验证帧尾：确认后续单元为第9位1且字节值0x03的ETX，确保帧完整。

修改后的Python解析代码 #

import serial

# 初始化串口，严格匹配设备参数
s = serial.Serial(
    port="/dev/cu.usbmodem5055968061",
    baudrate=9600,
    bytesize=serial.NINEBITS,
    stopbits=serial.STOPBITS_ONE,
    parity=serial.PARITY_NONE
)

try:
    while True:
        # 读取单个9位数据单元（返回字节，需转换为整数）
        raw_unit = s.read()
        if not raw_unit:
            continue
        
        data_val = ord(raw_unit)
        ninth_bit = (data_val >> 8) & 1
        byte_data = data_val & 0xFF

        # 检测帧起始（ENQ标志）
        if ninth_bit == 1 and byte_data == 0x14:
            # 读取SpO2数据
            spo2_raw = s.read()
            spo2 = ord(spo2_raw) & 0xFF
            # 读取心率数据
            hr_raw = s.read()
            hr = ord(hr_raw) & 0xFF
            # 读取并验证帧尾（ETX标志）
            etx_raw = s.read()
            etx_val = ord(etx_raw)
            if (etx_val >> 8) & 1 == 1 and (etx_val & 0xFF) == 0x03:
                # 输出有效数据（过滤异常值）
                if 70 <= spo2 <= 100 and 20 <= hr <= 250:
                    print(f"SpO2: {spo2}%, 心率: {hr} bpm")
except KeyboardInterrupt:
    s.close()
    print("串口已关闭")

常见问题处理 #

• 若未读取到有效数据：尝试在串口初始化后发送s.write(b'\x15')（ACK命令），触发设备输出实时数据；
• 数值异常：大概率是帧同步错误，可增加帧起始的重试逻辑，跳过无效字节直到找到正确的ENQ标志；
• 串口连接失败：检查设备路径是否正确，确保无其他进程占用串口。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Sylvia M