当前位置:首页 > 嵌入式 > 嵌入式硬件
[导读]  心脏在机械收缩之前,心肌预先发生电的激动,并向全身各部位放散,从而在体表的不同部位产生电位差。通过体表把这种变动着的电位差按时间顺序描记出来的连续曲线就是心电图ECG。

心脏在机械收缩之前,心肌预先发生电的激动,并向全身各部位放散,从而在体表的不同部位产生电位差。通过体表把这种变动着的电位差按时间顺序描记出来的连续曲线就是心电图ECG。

心电图是诊断心律失常的最可靠的途径,其它临床检查虽然也可以诊断某些心律失常,但是准确率不高。通过观察患者的心电图,其诊断准确率几乎可以达到100%。心电监护模块的功能就是实时地记录下病人的心电波形,并进行自动分析和处理,同时给出相应的结论。

随着数字信号处理技术和大规模集成电路工艺的发展,单片数字信号处理器的功能越来越强大,价格越来越低,越来越多地被应用到人们生产生活的各个领域。本文介绍一种基于DSP芯片的心电监护模块的解决方案,讨论了它的硬件结构和软件组成。

该心电监护模块是一个以美国德州仪器公司(TI)的TMS320F206为核心的DSP数据采集和处理模块。整个系统安装在一块4层的PCB板上,通过9针RS-232电缆和PC机进行通讯,其原理框图如图1所示。其中所有的输入信号包括ECG1、ECG2(两路心电信号)、TEMPI(体温信号)、RESP(呼吸信号)、LEADOFF(导联脱落检测)、PACE(起博器检测)等均来自心电信号前期模拟处理模块。

1 TMS320F206简介

TMS320F206(以下简称F206)是TI公司于1996年推出的一种性价比很高的16位定点DSP芯片,运算速度为40MIPS。F206体系采用改进的哈佛结构,将程序存储器和数据存储器的总线分开,以便最大限度地提高处理能力。其可寻址空间为224K字(64K字程序空间,64K字数据空间,64K字I/O空间,32K字全局空间),64K字程序空间中的前32K字可映射到F206片内集成的闪烁存储器(FLASH MEMORY)中,这样可以通过仿真器对F206进行在线的编程和擦写。F206片内具有4级流水线结构,其指令集专门对信号处理中常用的乘-加运算作了优化,支持单周期的乘法/累加指令;支持存储器块搬移指令,以便更好地管理程序和数据;支持基2的FFT位倒序检索寻址。

除支持高速运算以外,F206还具有众多的片上外设,主要包括:①软件可编程定时器;②用于程序、数据、I/O存储空间的软件可编程等待状态发生器,便于和低速器件接口;③片内振荡器和锁相环(PLL),用于时钟选择×1,×2,×4,÷2;④同步串口,便于和串行CODEC接口;⑤全双工的异步串口,便于和PC机通信。

2 硬件组成

该心电监护模块共有4路输入:两路心电信号ECG1和ECG2、一路体温信号TEMPI、一路呼吸信号RESP,采用分时采样的工作方式。由于呼吸信号和体温信号的频率远小于心电信号的频率,在确定采样率时就以心电信号为基准。经验表明,在做常规心电图时,要求系统的带宽为100Hz左右,根据Nyquist采样定理,采样频率必须不低于200Hz。考虑到一定的工作裕量,每个工作通道的采样率取250Hz,这样对4个通道而言,总的工作频率为1kHz。通道切换的工作由一片双向模拟开关CD4051来实现,将C、B、A控制端连接到TMS320F206的三根地址线上,通过I/O指令打开相应的模拟通道,进行信号的采样。

信号的采样和量化工作由一片ADS774完成。ADS774是美国Burr-Brown公司生产的12位逐次逼近型并行A/D转换器,典型转换时间为8.5μs,并且有多种工作方式可供用户选择。在本心电模块中我们选用了直通 throughout 模式,仅用两根控制线R/C和STATUS与TSM320F206接口,其工作原理和时序如图2所示。

TMS320F206通过指令在XF引脚上产生一个宽度大于25ns的低电平脉冲,启动ADS774进行一次转换。启动后ADS774的STATUS引脚变为高电平,转换结束后ADS774数据线上的数据有效,此时其STATUS引脚跳变回低电平,通过这个电平跳变触发TMS320F206的INT1外部中断,将12位转换数据读入数据存储器。

由于TMS320F206片内的数据存储空间有限,为保存大量的采样数据和运算的中间结果,需增加外部数据存储器;同时为了在调试程序时能够设置断点和进行单步操作,也需要增加外部程序存储器。我们采用了4片日立公司的8位SRAM HM62256-10,两两组成16位的程序存储器和数据存储器,分别用F206的PS和DS信号进行片选。HM62256-10的典型存取时间为100ns,而TMS320F206的指令周期为50ns。为节省硬件等待电路的开支,利用了TMS320F206片内的可编程软件等待状态发生器产生两个等待状态,从而满足存储器的操作时间要求。利用TMS320F206片上集成的全双工异步串口,可以实现心电模块和PC机的通信。但是RS232电平和TTL电平不兼容,我们使用了一片电平转换芯片MAX202,它采用+5V单电源供电,使用时只需加几个电容,便能完成两种电平的转换。为防止数据在传输过程中受到干扰,在输入输出端都加上光电耦合器。

本站声明: 本文章由作者或相关机构授权发布,目的在于传递更多信息,并不代表本站赞同其观点,本站亦不保证或承诺内容真实性等。需要转载请联系该专栏作者,如若文章内容侵犯您的权益,请及时联系本站删除。
换一批
延伸阅读

9月2日消息,不造车的华为或将催生出更大的独角兽公司,随着阿维塔和赛力斯的入局,华为引望愈发显得引人瞩目。

关键字: 阿维塔 塞力斯 华为

加利福尼亚州圣克拉拉县2024年8月30日 /美通社/ -- 数字化转型技术解决方案公司Trianz今天宣布,该公司与Amazon Web Services (AWS)签订了...

关键字: AWS AN BSP 数字化

伦敦2024年8月29日 /美通社/ -- 英国汽车技术公司SODA.Auto推出其旗舰产品SODA V,这是全球首款涵盖汽车工程师从创意到认证的所有需求的工具,可用于创建软件定义汽车。 SODA V工具的开发耗时1.5...

关键字: 汽车 人工智能 智能驱动 BSP

北京2024年8月28日 /美通社/ -- 越来越多用户希望企业业务能7×24不间断运行,同时企业却面临越来越多业务中断的风险,如企业系统复杂性的增加,频繁的功能更新和发布等。如何确保业务连续性,提升韧性,成...

关键字: 亚马逊 解密 控制平面 BSP

8月30日消息,据媒体报道,腾讯和网易近期正在缩减他们对日本游戏市场的投资。

关键字: 腾讯 编码器 CPU

8月28日消息,今天上午,2024中国国际大数据产业博览会开幕式在贵阳举行,华为董事、质量流程IT总裁陶景文发表了演讲。

关键字: 华为 12nm EDA 半导体

8月28日消息,在2024中国国际大数据产业博览会上,华为常务董事、华为云CEO张平安发表演讲称,数字世界的话语权最终是由生态的繁荣决定的。

关键字: 华为 12nm 手机 卫星通信

要点: 有效应对环境变化,经营业绩稳中有升 落实提质增效举措,毛利润率延续升势 战略布局成效显著,战新业务引领增长 以科技创新为引领,提升企业核心竞争力 坚持高质量发展策略,塑强核心竞争优势...

关键字: 通信 BSP 电信运营商 数字经济

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 8月21日,由中央广播电视总台与中国电影电视技术学会联合牵头组建的NVI技术创新联盟在BIRTV2024超高清全产业链发展研讨会上宣布正式成立。 活动现场 NVI技术创新联...

关键字: VI 传输协议 音频 BSP

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 在8月23日举办的2024年长三角生态绿色一体化发展示范区联合招商会上,软通动力信息技术(集团)股份有限公司(以下简称"软通动力")与长三角投资(上海)有限...

关键字: BSP 信息技术
关闭
关闭