基于DSP的心電監護模塊設計

^{3 軟件設計}

該心電監護模塊的軟件由兩部分組成。一是運行在TMS320F206片內FLASH MEMORY中的系統監控程序,二是運行于PC機端的圖形界面用戶(hù)程序。前者對實(shí)時(shí)性的要求較高,為提高運行效率,采用TMS320C2XX匯編語(yǔ)言編寫(xiě),經(jīng)匯編、鏈接后在外部程序RAM中調試,調試成功后燒寫(xiě)到TMS320F206的FLASH中。它主要由如下幾個(gè)功能模塊組成：①系統初始化模塊。完成RAM、ADS774、中斷以及定時(shí)器等外初始化設置;②定時(shí)采樣模塊,進(jìn)行四路信號的分時(shí)采集,經(jīng)預處理后存入數據RAM;③心率、呼吸率計算和體溫插值運算模塊;④512點(diǎn)心電信號的基2FFT運算模塊;⑤異步串行通信模塊,實(shí)現與PC機之間的通信協(xié)議。

下面簡(jiǎn)要介紹一下心率計算模塊的算法。設dR-R是相鄰兩個(gè)R波的間距（即兩個(gè)R波之間有dR-R個(gè)采樣點(diǎn)）,由于心電通道的采樣率為250Hz,所以250÷dR-R即為一秒鐘內R波的個(gè)數,60×250÷dR-R即為一分鐘內的心跳次數。因此關(guān)鍵在于對R波進(jìn)行準確定位。算法流程如圖4所示。其中F[I]為數據RAM中最新1024個(gè)心電信號真,一次運算后,FIFO即被刷新,準備進(jìn)行下次運算。

圖5顯示了R波的定位結果,“X”標識出查找到的R波最高點(diǎn)。為了驗證這個(gè)算法的正確性,我們以BIO-TECH心電信號仿真器產(chǎn)生的標準心電信號作為測試信號,發(fā)現它對正常信號和大部異常信號均能準確地測出心率。

4 模塊高度過(guò)程

整個(gè)心電模塊的調試過(guò)程分三個(gè)階段：①硬件調試,確保DSP板上的各器件均正常工作,這是進(jìn)行軟件調試的基礎;②TMS320F206端軟件調試,采用模塊化方法,對各個(gè)功能編寫(xiě)相應子程序,分別調通各個(gè)功能模塊,然后把這些模塊通過(guò)接口組裝起來(lái),實(shí)現整個(gè)系統的功能;③圖形用戶(hù)界面GUI軟件調試,與TMS320F206的通訊模塊調試同時(shí)進(jìn)行,確何數據的正確收發(fā),并在此基礎上逐步增加新的功能。

調試結束后,用仿真器的FLASH燒寫(xiě)程序將目標代碼通過(guò)JTAG口下載到TMS320F206中去,實(shí)現整個(gè)系統的脫機運行。

本系統已經(jīng)達到設計任務(wù)書(shū)規定的要求,但還具有進(jìn)一步擴展的潛力。軟件方面,由于采用模塊化設計,可以方便增加新的功能模塊,如自相關(guān)處理等;在硬件方面,TMS320F206和外圍芯片接口邏輯目前是用小模塊集成電路實(shí)現,今后可改用PLD或FPGA進(jìn)行編程實(shí)現接口邏輯,減少芯片的數據,提高系統的可靠性。