用 BITalino 可视化生理信号并玩肌电控制版 Pong 游戏

——从传感器数据采集到 Processing 实时互动

作者：科采通

一、前言：生理信号也能玩游戏？

生理信号（如心电图 ECG、肌电图 EMG、皮肤电 EDA 等）长期用于医疗、康复、心理研究等专业领域，但通过像 BITalino 这样的开源平台，它们正变得越来越亲民，进入创客空间、课堂乃至游戏开发者手中。

本篇文章将结合一个非常有趣的案例： 我们将使用 BITalino 采集肌电信号（EMG），控制经典 Pong 游戏中的球拍移动；同时也会讲解如何通过 Processing 将包括心电、肌电等多种信号实时图形化。

BITalino

二、设备准备

• BITalino (r)evolution Board
• EMG（肌电）传感器模块
• Bluetooth Dongle 或内置蓝牙 PC
• USB 电源线（或电池）
• 电脑（Windows / macOS / Linux）
• 软件：Processing IDE（推荐 2.2.1 或 3.0.2）

三、项目 1：可视化你的生理信号（Graphwriter）

1. 连接 BITalino

BITalino 支持通过 蓝牙串口（Serial over Bluetooth） 发送数据。首次连接前，需在系统中完成蓝牙配对：

# Linux 示例：绑定 BITalino 到串口设备
sudo rfcomm bind /dev/rfcomm0 XX:XX:XX:XX:XX:XX 1

macOS 和 Windows 用户也可以使用内置的 Bluetooth 设置连接设备。

2. Processing 代码框架

import processing.serial.*;

Serial myPort;
ArrayList<Integer>[] sensorData = new ArrayList[6];

void setup() {
  size(800, 400);
  for (int i = 0; i < 6; i++) sensorData[i] = new ArrayList<Integer>();
  myPort = new Serial(this, Serial.list()[PORT_INDEX], 115200);
}

void draw() {
  background(255);
  for (int i = 0; i < sensorData.length; i++) {
    stroke(i * 40, 100, 200);
    noFill();
    beginShape();
    for (int j = 0; j < sensorData[i].size(); j++) {
      vertex(j, sensorData[i].get(j) / 10 + i * 50);
    }
    endShape();
  }
}

📌 注：PORT_INDEX 需修改为你本地蓝牙串口的序号。

3. 实时波形显示效果

运行以上代码后，你将看到类似“六通道示波器”的图形界面，实时滚动展示从 BITalino 获取的传感器数据。

你可以通过以下方式将数据导出为 CSV：

java复制编辑PrintWriter output = createWriter("data.csv");
output.println("时间戳,ECG,EDA,EMG,...");
...
output.flush();
output.close();

四、项目 2：肌电控制 Pong 游戏！

1. 项目说明

本项目将通过 EMG 传感器读取肌肉电信号，当你用力握拳时，信号上升，从而控制 Pong 球拍向上或向下移动。无需按键，全靠肌肉动作！

2. 核心逻辑

java复制编辑// EMG 值阈值控制球拍上下移动
int emgThreshold = 500;

void draw() {
  ...
  int emgValue = getEMGValue();
  if (emgValue > emgThreshold) paddleY -= 5;
  else paddleY += 5;
}

3. 玩法展示

• 准备：将 EMG 电极贴在前臂或肱二头肌上。
• 启动：运行 bitalinoPong.pde。
• 操作：握拳 = 上移球拍；放松 = 下移球拍。
• 目标：不要让球漏到边界！

五、拓展建议

• 使用 两个 EMG 通道 实现“左右肌群”分别控制上下移动。
• 替换为 心跳（ECG）触发事件，做出冥想小游戏。
• 使用 Python（如 PySerial + Matplotlib）实现更复杂的图形界面。
• 将数据发送到 Unity / Web 浏览器，结合动画或 3D 游戏。

六、总结

BITalino 是一个极具教育性与创造力的生理信号开发工具。通过本文两个项目——实时可视化 + 游戏交互，你可以亲自体验“用身体做输入设备”的乐趣。

不论你是学生、研究人员，还是开源创客，BITalino 都能帮你快速搭建身体信号相关的应用原型，打开一扇通往未来医疗与交互设计的大门。