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基于Fution模數混合FPGA芯片的心電儀片上系統開(kāi)發(fā)
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時(shí)間：2010-06-17
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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心電信號動(dòng)態(tài)顯示區的設計采用了3種方法，分別為：
(1)移位寄存器法。在FPGA內部構建一個(gè)240位移位寄存器作為心電圖像的緩存，Core8051實(shí)時(shí)地采集數據然后發(fā)送到移位寄存器內部，同時(shí)CRT驅動(dòng)模塊按照自己的時(shí)序來(lái)不斷地掃描移位寄存器，從而顯示出心電圖像。這種方法的缺點(diǎn)是動(dòng)態(tài)曲線(xiàn)顯示的連續性不好。
(2)雙RAM緩存法[5]。利用Core8051外部擴展的64 KB
RAM作為心電波形信號的緩存，同時(shí)在CRT驅動(dòng)模塊中再設計一個(gè)心電波形顯示緩存，這樣Core8051就可以先采集心電信號存儲在外部擴展的64 KB RAM中，達到某一數量后，連續地發(fā)送給CRT驅動(dòng)模塊中的緩存，從而顯示出動(dòng)態(tài)的心電信號圖像。該設計的一個(gè)最大優(yōu)點(diǎn)是圖像顯示連續（沒(méi)有拋棄任何時(shí)刻的心電數據），同時(shí)又可以根據需要選擇觀(guān)察采集到的任何時(shí)刻的心電波形。但由于要采集一定數量的心電波形數據，因此心電波形的顯示會(huì )有一定時(shí)間的延時(shí)。
(3)單RAM緩存法。在Core8051沒(méi)有擴展外部64 KB RAM的前提下設計的，利用一個(gè)雙端口的RAM作為動(dòng)態(tài)顯示區的圖像緩存，Core8051通過(guò)其中的一個(gè)寫(xiě)端口向圖像緩存中寫(xiě)入數據，VGA控制器通過(guò)另外一個(gè)端口從圖像緩存中讀出數據，兩者互不影響。同時(shí)設計算法使雙端口RAM具有位讀寫(xiě)能力，即利用Core8051來(lái)靈活地讀寫(xiě)雙端口RAM中的任何一位,這樣對圖像數據的處理就非常靈活了。這種設計的最大優(yōu)點(diǎn)是如方法(1)一樣可以實(shí)時(shí)地顯示。
本文結合(2)、(3)兩種方法進(jìn)行系統的設計，彌補了各種方案的缺點(diǎn)，實(shí)現了動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)顯示的功能，使得片上系統的功能變得完善。這種設計結合了FPGA的可編程性成功解決了低端8位處理器無(wú)法驅動(dòng)彩色TFT_LCD動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)顯示的問(wèn)題。在此基礎上，還可以利用FPGA和Core8051的資源開(kāi)發(fā)其他的功能模塊，例如與PC機的通信、SD卡大量心電數據存儲、心電分析與報警等。
3 系統測試及結果
心電信號能力集中在中低頻段，隨著(zhù)頻率的升高，響應的能量也逐漸降低[6]。利用信號發(fā)生器產(chǎn)生不同頻率和幅值的正弦信號來(lái)模擬心電信號，并將其加到心電信號輸入端口，可以看到CRT顯示器上顯示出和輸入信號完全一致的正弦波形，沒(méi)有任何失真。
Fution模數混合信號芯片的誕生給小型化、便攜式片上系統的設計帶來(lái)了可能,本文通過(guò)對FPGA各種資源的綜合應用完成了一種心電監護儀的片上系統的設計，通過(guò)實(shí)際的測試驗證了它的準確性。系統的所有功能都是在FPGA上完成的，所以它的單芯片性和FPGA可編程性，給產(chǎn)品的升級帶來(lái)了極大的便利。
參考文獻
[1] 呂德剛，李軍.微型心電監護儀的開(kāi)發(fā)[J].電子世界，2008，30(12).
[2] 葉一初，胡方明.基于ARM7的心電采集與遠程傳輸系統設計[J].電子設計工程，2009，17(6)：83-85.
[3] 侯立亞.基于ARM的心電采集系統的設計[J].醫療衛生裝備，2006，27(1).
[4] 李曉燕.基于DSP的便攜心電數據采集處理系統[J].工業(yè)控制計算機，2006，19(9)：54-55.
[5] 龔小年，張興敢.雙口RAM的發(fā)展及在現代數字系統中的應用[J].微處理機，2007(4)：110-111.
[6] 何偉.心電信號及各組分的頻率分布和有效帶寬研究[J].生物醫學(xué)工程學(xué)，1996，12(4)：336-340.本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/166690.htm
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