基于STM32的MIT-BIH心電數據的D／A回放
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D／A回放系統模塊設計中，共使用了3個(gè)端點(diǎn)，分別為端點(diǎn)0，2和3。端點(diǎn)0為USB設備默認的控制端點(diǎn)，采用了控制傳輸方式，主要完成設備的枚舉。端點(diǎn)2、3均為批量傳輸端點(diǎn)，數據傳輸采用的是批量傳輸方式，分別接收上位機發(fā)送來(lái)的心電信號數據和呼吸信號數據。定時(shí)器是一節拍發(fā)生器，作為DAC的外部事件觸發(fā)源。定時(shí)時(shí)鐘的預裝載值和時(shí)鐘分頻系數由原數字信號的抽樣頻率來(lái)決定。在D／A回放系統中，使用了兩個(gè)通用定時(shí)器3，4，分別作為心電信號和呼吸信號數據DA數模轉換的觸發(fā)源。DAC的配置為12位數據右對齊輸入，電壓輸出的雙通道模式。其中，通道1完成心電信號數據的D／A，通道2完成呼吸信號數據的D／A，選擇定時(shí)器作為外部事件觸發(fā)源，在一個(gè)定時(shí)周期內完成一次數據的DA實(shí)現。DMA模塊主要是完成數據的轉移，USB模塊接收端點(diǎn)中斷接受的數據，利用DMA方式從端點(diǎn)緩存中送入DAC的DAC_DHRyyD寄存器中，經(jīng)過(guò)相應的移位后，寫(xiě)入的數據被轉存到DHR1和DHR2寄存器中，隨后通過(guò)定時(shí)器的外部事件觸發(fā)傳輸到DORx寄存器中，在經(jīng)過(guò)時(shí)間tsetting后，輸出即有效。在數據傳輸過(guò)程中，采用了雙緩沖機制，在RAM中開(kāi)辟了2個(gè)緩存buffer，USB模塊接收數據放在一個(gè)buffer中，DMA傳輸即DAC階段，處理的數據是另一個(gè)buffer中的數據，這樣，使接收數據和處理數據并行進(jìn)行，保證了轉換后波形的連續不間斷性。雙緩沖的實(shí)現大致如下(以心電信號數據為例)：初始化空閑buffer位為buffer1，DMA源初始化配置為buffer1。端點(diǎn)2接收一數據包放入buffer1中，判斷是否為第一次接收數據，如果是第一次接收，改變空閑buffer位為buffer2，并允許下一數據包的接收；如果不是第一次，中斷直接返回。繼續接收第二個(gè)數據包，放入buffer2中，判斷是否第一次DMA傳輸，如果是，改變空閑buffer位為buffer1，開(kāi)啟DMA傳輸，并使能定時(shí)器；如果不是，中斷返回。當DMA傳輸完成進(jìn)入中斷時(shí)，首先判斷空閑buffer位，再重新配置DMA，包括DMA源和傳輸數目的改變，最后改變空閑buffer位，并允許端點(diǎn)的繼續接收。心電信號數據接收處理流程圖如圖6所示。對于呼吸信號數據，做同樣的處理。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/161152.htm
3 設備驅動(dòng)和應用程序的設計
本系統的USB驅動(dòng)程序采用WDM模型，選用的開(kāi)發(fā)工具是Windows XP DDK(Build 2600)，Driver Studio 3．2和VC 6．0。驅動(dòng)程序開(kāi)發(fā)平臺搭建成功后，根據實(shí)際需要，用DriverWorks自帶的DriverWizard生成驅動(dòng)程序框架和Read，Write函數，在DeviceIoControl函數中添加設備控制程序，完成自定義的功能。
上位機應用程序是采用VC 6．0創(chuàng )建的一個(gè)基于MFC的多文檔界面應用程序，主要分為數據管理模塊，回放模塊等基本模塊。Win32應用程序與設備驅動(dòng)程序之間的通信是通過(guò)接口(API)函數來(lái)實(shí)現的，應用程序不需要為了和USB設備通信去了解復雜的USB協(xié)議，把USB接口當做文件來(lái)操作，從而輕而易舉的實(shí)現USB接口通信。
4 系統回放結果分析
按照固件程序的設計寫(xiě)入USB設備，插入主機并加載相應的驅動(dòng)程序，打開(kāi)上位機程序，讀取數據庫中220．dat文件，傳輸到STM32完成D／A，原始心電信號波形與示波器回放波形的比較如圖7所示。
D／A模塊較好的完成了回放功能。通過(guò)示波器實(shí)時(shí)分析，回放波形周期及幅度亦滿(mǎn)足要求，即時(shí)序性滿(mǎn)足要求。
5 結語(yǔ)
基于STM32的MIT-BIH心電數據D／A回放的設計，在硬件和固件應用程序兩方面實(shí)現了比較完美的結合，對原始數據的D／A回放取得了良好的運行效果。同時(shí)主控芯片STM32F103RE內部集成的豐富的功能模塊，降低了開(kāi)發(fā)的難度，也保證了系統的穩定性，使得該回放系統在醫學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)中有廣泛的應用前景。
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