基于MATLAB的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與分析研究

　?。?）獲取或輸出數(shù)據(jù)。包括啟動(dòng)設(shè)備對(duì)象，記錄或發(fā)送數(shù)據(jù)及停止設(shè)備對(duì)象三個(gè)步驟。其中啟動(dòng)設(shè)備執(zhí)行Start函數(shù)、提取記錄數(shù)據(jù)使用Getdata函數(shù)、發(fā)送數(shù)據(jù)前的數(shù)據(jù)排列使用Putdata函數(shù)、停止使用用Stop函數(shù)；另外運(yùn)行狀態(tài)用Running屬性標(biāo)識(shí)、記錄狀態(tài)由Logging屬性標(biāo)識(shí)、發(fā)送狀態(tài)由Sending屬性標(biāo)識(shí)，其取值均為On或Off。對(duì)于數(shù)字量I/O對(duì)象，該部分處理有所不同。

　?。?）清除。當(dāng)不再需要設(shè)備對(duì)象時(shí)，應(yīng)使用刪除函數(shù)Delete將設(shè)備對(duì)象從內(nèi)存中清除，并使用清除命令Clear將對(duì)象從MATLAB工作空間中清除。

3.2 應(yīng)用實(shí)例與分析

3.2.1 MATLAB對(duì)RS232 的串口通信設(shè)計(jì)

MATLAB是一個(gè)跨平臺(tái)軟件，而此處使用的是自主設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)采集卡，因此不具備直接訪問的能力。但MATLAB的面向?qū)ο蠹夹g(shù)，已用一個(gè)對(duì)象把計(jì)算機(jī)串口封裝起來，只要用Serial函數(shù)創(chuàng)建串口對(duì)象即可[6]。關(guān)鍵語句為：s=serial(‘COM1’，‘BaudRate’,9600)。MATLAB封裝的串口對(duì)象支持對(duì)串口的異步讀寫操作，通過對(duì)異步讀寫設(shè)置，PC在執(zhí)行讀寫串口函數(shù)時(shí)能立即返回，不必等待串口把數(shù)據(jù)串輸完畢。當(dāng)指定數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束時(shí)就觸發(fā)事件，執(zhí)行事件回調(diào)函數(shù)，對(duì)事件回調(diào)函數(shù)編程，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，這樣可以大大提高數(shù)據(jù)處理的效率。

MEX是MATLAB的可執(zhí)行程序，是MATLAB調(diào)用其它語言編寫的程序或算法的接口，在Windows環(huán)境下是擴(kuò)展名為DLL的動(dòng)態(tài)鏈接庫。對(duì)MEX編譯器進(jìn)行配置的方法是：在MATLAB命令窗口中運(yùn)行mex-setup，選擇VC6.0++作為編譯器。用C語言編寫端口讀、寫的操作程序，程序包含有頭文件mex.h和mexFunction函數(shù)，mexFunction函數(shù)中nelhs表示輸出變量的個(gè)數(shù)，plhs包含指向輸出變量指針的數(shù)組，nrhs表示輸入變量的個(gè)數(shù)，prhs包含指向輸入變量指針的數(shù)組。接口編形成的MEX文件與參考文獻(xiàn)[7][8]類似，在此不再累述。

3.2.2 數(shù)據(jù)采集與分析

　?。?）數(shù)據(jù)讀取的MATLAB實(shí)現(xiàn)

　　主要代碼為：

%讀取通道數(shù)及總數(shù)據(jù)量
fid=fopen(‘cardiogram.add’,‘r’);
Status=fseek(fid,56,‘bof’);
nDataChNum=fread(fid,1,‘long’);
status=fseek(fid,204, ‘bof’);
nAllDataLength=fread(fid,1, ‘long’);
%按通道數(shù)循環(huán)讀出各通道起始地址
status=fseek(fid,76, ‘bof’);%
for i=1: nDataChNum
pChannelAdr(i)=fread(fid,1, ‘long’)
end
%按通道數(shù)循環(huán)讀出各通道數(shù)據(jù)
for i=1:nDataChNum
status=fseek(fid,pChannelAdr(i)+360, ‘bof’)
nSegNum=fread(fid,1, ‘log’)
status=fseek(fid,pChannelAdr(i)+160*nSegNum+1024, ‘bof’);
data=fread(fid,nAllDataLength, ‘short’);
end
sta=fclose(fid);

　　(2)數(shù)據(jù)處理與圖形繪制

利用MATLAB的圖形用戶接口，通過編程可以很方便地構(gòu)建數(shù)據(jù)采集與分析的用戶交互界面。將數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集的實(shí)際心電圖信號(hào)，用RS232導(dǎo)入到PC中。在MATLAB環(huán)境下，運(yùn)行以上已經(jīng)編好的程序，即可得到如下的模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果。不過要說明的是，此處使用的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是八通道同步采集，而仿真時(shí)僅使用的是其中一個(gè)通道進(jìn)行的操作。

figure 3 實(shí)際心電圖信號(hào)的采集與處理效果圖

4、結(jié)語

使用自主開發(fā)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，通過合理運(yùn)用串口及MTLAB強(qiáng)大的數(shù)值計(jì)算和分析功能，實(shí)現(xiàn)了基于MATLAB的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理和分析。通過模擬實(shí)驗(yàn)表明，該方法對(duì)于其它類似采集卡依然實(shí)用，具有一定的應(yīng)用價(jià)值和發(fā)展前景。