基于32位ARM和μC/OS-II的心電信號(hào)處理系統(tǒng)
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時(shí)間：2013-10-21
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3 FLASH ROM電路設(shè)計(jì)
在心電信號(hào)處理系統(tǒng)中，S3C44B0X是硬件部分的中央處理器，而實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μC/OS-II是硬件資源的調(diào)度中心，它就存放在Flash ROM中，在每次系統(tǒng)初始化之后，由S3C44B0X將其復(fù)制到SDRAM中后，再進(jìn)行應(yīng)用程序的執(zhí)行。
在本系統(tǒng)中使用的是SST公司生產(chǎn)的容量為1M×16bit的多用途FLASH存儲(chǔ)器SST39VF160。ARM與FLASH接口電路如圖4所示。
當(dāng)S3C44B0X復(fù)位時(shí)，它立即從0x00000000地址處開(kāi)始取指令執(zhí)行。因此，系統(tǒng)啟動(dòng)代碼放在了地址0x00000000處，并把定位在0x00000000處的存儲(chǔ)器稱(chēng)為BOOT ROM，在ARM系統(tǒng)中，通常都采用能夠快速讀取并方便重新寫(xiě)入的Flash ROM作為BOOT ROM。處理器對(duì)Flash ROM的接口不需要任何軟件上的設(shè)置，在系統(tǒng)第一次上電時(shí)，CPU就可對(duì)Flash ROM進(jìn)行讀取了。
4 片外主存SDRAM的接口電路設(shè)計(jì)
在實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) μC/OS-II中，每個(gè)任務(wù)都有獨(dú)立的堆棧，并且是由連續(xù)的內(nèi)存空間組成。在心電信號(hào)的傳輸過(guò)程中，還需要一個(gè)緩沖區(qū)進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，包括系統(tǒng)軟件運(yùn)行所需要的堆棧等。這些都需要系統(tǒng)的主存來(lái)分配空間。
S3C44B0X內(nèi)部只有8KB的緩存，沒(méi)有能用來(lái)運(yùn)行程序和存放臨時(shí)數(shù)據(jù)的RAM，所以必須外接SDRAM作為片外主存。在本文中，采用的是ICS公司生產(chǎn)的容量為1Mb×16×4Bank的IS42S16400。
S3C44B0X與SDRAM的連接圖如圖5所示。
軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)
為了實(shí)現(xiàn)了對(duì)心電信號(hào)的量化和對(duì)數(shù)據(jù)的處理和傳輸，充分的利用μC/OS-II的實(shí)時(shí)性，并使軟件系統(tǒng)具有良好的可重用性，為以后對(duì)系統(tǒng)功能的擴(kuò)展提供條件，本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)如圖6所示。
抗干擾設(shè)計(jì)
心電信號(hào)傳輸?shù)絇C機(jī)端后，需要顯示到屏幕上，形成心電圖。在心電信號(hào)處理系統(tǒng)中采用的12導(dǎo)聯(lián)在屏幕上表現(xiàn)為12個(gè)心電波形，每一個(gè)波形都包含著特定的信息，但是要得到接近于理想的心電波形，就必須對(duì)信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理。
從測(cè)量技術(shù)上來(lái)說(shuō)，心電信號(hào)屬于強(qiáng)噪聲背景下的低頻微弱信號(hào)，幅度為10μV～5mV，主要的頻率范圍為0.05～100Hz，因此，在心電信號(hào)的檢測(cè)、提取、放大及記錄過(guò)程中，有來(lái)自人體自身的干擾，如肌電干擾，也有來(lái)自外界的干擾如工頻干擾等。這些干擾使系統(tǒng)的信噪比下降，甚至?xí)蜎](méi)微弱的有效心電信號(hào)。因此，需要進(jìn)行信號(hào)預(yù)處理以消除各種干擾。本文使用自適應(yīng)噪聲抵消器來(lái)進(jìn)行預(yù)處理，如圖7所示。
結(jié)束語(yǔ)
實(shí)驗(yàn)表明，本文設(shè)計(jì)的基于ARM的心電信號(hào)處理系統(tǒng)，對(duì)信號(hào)的采集和處理部分采用的軟硬件模塊化設(shè)計(jì)，提高了心電信號(hào)檢測(cè)的精度。設(shè)計(jì)的以ARM處理器為核心的軟硬件系統(tǒng)和USB通信接口，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，達(dá)到了預(yù)期的技術(shù)指標(biāo)，為設(shè)計(jì)新型的心電信號(hào)處理設(shè)備提供了理論基礎(chǔ)和依據(jù)，此系統(tǒng)也將為心臟病變的診斷發(fā)揮重要作用。
評(píng)論