基于Wi―Fi的醫學(xué)信號采集系統研究

GS1011芯片中包括兩個(gè)32位ARM7處理器，其中一個(gè)為WLAN MAC處理器(WLAN CPU)，負責網(wǎng)絡(luò )數據的Wi—Fi收發(fā)；另外一個(gè)ARM7 CPU為應用處理器(Application CPU)，主要用于用戶(hù)應用程序的運行。GS1011芯片內嵌的Flash和SRAM用于保存程序和數據；JTAG口用于對芯片進(jìn)行編程和調試；ADC、I2C總線(xiàn)、GPIO等接口用于接收來(lái)自傳感器網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)采集到的數據信息，以及實(shí)現外圍系統擴展、RF開(kāi)關(guān)和功率控制等功能。
ADS1258是TI公司推出的一款高精度、低功耗、低噪聲的16通道(多路復用的)24位模／數轉換器。該器件的固定通道采樣速率為125 ks ／s，自動(dòng)通道掃描采樣速率為23．7 ks／s，適用于設備與系統監控、醫療儀器、航空電子、儀表與工業(yè)過(guò)程控制等應用領(lǐng)域。
ADS1258內部結構如圖4所示。該器件主要由16路模擬輸入轉換器、可編程數字濾波器、時(shí)鐘發(fā)生器、通用輸入／輸出端口和SPI串行接口等組成。16路模擬輸入通道可配置為8路差分輸入或者16路單端輸入形式?？删幊虜底譃V波器?？墒褂脩?hù)在轉換精度和數據速率之間進(jìn)行優(yōu)化選擇。時(shí)鐘發(fā)生器產(chǎn)生模／數轉換基準時(shí)鐘。SPI接口用于ADS1258與外部處理器之間進(jìn)行串行通信。

ADS1258內部電路可分為模擬和數字兩大部分，模擬部分可采用單極性電源(5 V)或者雙極性電源(±2．5 V)供電，數字部分電源電壓為2．7～5．25 V。當模擬部分采用單極性供電時(shí)，其輸入模擬信號的電壓范圍為0～5．25 V；當模擬部分采用雙極性供電時(shí)，其允許輸入信號的范圍為-2．5～2．5 V，是真正的雙極性輸入。
ADS1258有固定通道輸人和自動(dòng)通道掃描輸入兩種工作模式。模／數轉換時(shí)，既可使用片內參考電壓，也可外加高精度參考電壓源。轉換時(shí)鐘既可由片內時(shí)鐘發(fā)生器提供，也可由片外時(shí)鐘電路或者時(shí)鐘源提供。ADS1258的串行接口與SPI兼容，便于與外部處理器進(jìn)行通信。同時(shí)，ADS1258內部的監控電路簡(jiǎn)化了對芯片供電電壓、工作溫度及參考電壓的檢測，通過(guò)讀取系統參數寄存器即可獲取這些信息。
ADS1258片內有10個(gè)獨立寄存器，其中9個(gè)可供用戶(hù)使用，通過(guò)對這些寄存器進(jìn)行設置來(lái)控制其工作過(guò)程，其主要寄存器如表1所列。

表1中，CONFIGO、CONFIG1是結構寄存器，用來(lái)設置工作模式、輸入方式、轉換數據的輸出格式、開(kāi)關(guān)切換時(shí)延、轉換速率等。CONFIG0寄存器中，SPIRST位用于設置SCLK引腳空閑256個(gè)或4 096個(gè)時(shí)鐘周期時(shí)，SPI接口復位；MUXMOD位選擇ADS1258工作于固定通道模式還是自動(dòng)掃描模式；BYPAS位選擇待轉換的電壓信號通過(guò)芯片轉換器輸出的內部直連，還是外部緩沖方式送到ADC模塊；CLKENB位、CHOP位與STAT位，分別用于確定時(shí)鐘信號輸出、濾波器斬波功能與狀態(tài)字節輸出是否使能。
CONFIG1寄存器中，IDLMOD位用于選擇芯片空閑時(shí)處于等待模式還是休眠模式；DLY2～DLY0位的不同組合用于選擇切換到新通道后，轉換開(kāi)始前的延遲周期數；DRATE1～DRATE0位的不同組合可以選擇4種采樣轉換率。
MUXSCH寄存器用于固定通道模式下ADC模塊正負端口輸入通道的選擇。MUXDIF寄存器、MUXSG0寄存器與MUXSG1寄存器，用于自動(dòng)掃描模式下差分輸入通道和單端輸入通道的選擇。
另外，SYSRED寄存器用于確定器件增益、基準參考電壓、芯片溫度、供電電壓及零位漂移電壓等參數是否加入被測序列；GPIOC寄存器選擇8位通用輸入／輸出引腳GPIO7～GPIO0用作輸出還是輸入；而GPIOD寄存器則反映了當前引腳的狀態(tài)值；ID寄存器中存儲廠(chǎng)家設定的芯片信息，只可讀。