基于ADS1298與WiFi的腦電信號采集與傳輸系統(tǒng)設計

　　1.5 GS1011處理器模塊

　　系統(tǒng)選用超低功耗片上系統(tǒng)GS1011作為腦電信號的處理與發(fā)送模塊。GS1011是美國GainSpan公司生產(chǎn)的一款高集成度，超低功耗無線SoC芯片，它包括一個無線802.11、媒體訪問控制器(MAC)、基帶處理器、片上閃存，SRAM和一個應用處理器，全部在單一封裝內(nèi)。GS1011芯片中包括2個32 b的ARM7處理器，其中一個為WLAN處理器(WLAN CPU)負責網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的WI-FI收發(fā)，另外一個為應用處理器(Application CPU)，負責面向用戶的應用程序設計。GS1011的芯片結(jié)構(gòu)如圖4所示。

　　GS1011芯片內(nèi)部集成有2.45 GHz射頻發(fā)射器，通信范圍室內(nèi)為50～70 m，室外大于200 m，射頻功率為9 dBm.該射頻發(fā)射器有2種不同的模式即內(nèi)部功率放大器和外部功率放大器，考慮到能耗和總體設計的復雜性等方面，本設計運用內(nèi)部功率放大器來驅(qū)動射頻對RF信號進行發(fā)送，這樣可以有效地減少無線通信對外部器件的需求量。

　　2系統(tǒng)軟件設計

　　該系統(tǒng)軟件設計包括GS1011內(nèi)部ARM7處理器的應用程序和MSP430的控制程序。

　　2.1 GS1011模塊控制應用程序設計

　　GS1011模塊提供了通過SPI口傳輸控制命令和數(shù)據(jù)的接口協(xié)議，其內(nèi)部應用程序是基于Green Hills公司開發(fā)的μVelOSity多任務實時操作系統(tǒng)并結(jié)合Gain Span公司提供的GS1011芯片功能接口軟件庫實現(xiàn)的，其內(nèi)部應用程序流程圖如圖5所示。

　　GS1011啟動后，首先判斷是否與指定的AP關(guān)聯(lián)，若未關(guān)聯(lián)，則重新對周圍的AP進行掃描、連接、認證。若已與指定的AP關(guān)聯(lián)，則開始讀取來自MSP430的腦電信號，并對其進行打包處理，然后通過UDP協(xié)議發(fā)送給AP. 2.2 MSP430的控制程序設計MSP430F5529的控制程序設計包括2部分：(1)對ADS1298進行控制，完成對腦電信號的模/數(shù)轉(zhuǎn)換;(2)對GS1011進行控制，完成對腦電信號的無線發(fā)送。

　　MSP430F5529程序流程圖如圖6所示。

　　MSP430F5529啟動后，首先對時鐘進行配置，使其滿足SPI通信的要求，該系統(tǒng)中將SPI通信時鐘設置為2 MHz;然后對SPI模塊的接口進行配置，其中，GS1011與USCI A中的SPI接口配對，MSP430F5529與USCI_B中的SPI接口配對;對ADS1298的初始化是通過設置其寄存器來實現(xiàn)的，在本系統(tǒng)中，VREFP設定為2.4 V，PGA設定為2，采樣轉(zhuǎn)換速率為8 KSPS，8通道差分輸入信號;喚醒GS1011，使其與指定的AP關(guān)聯(lián)，然后等待接收數(shù)據(jù);啟動ADS1298并打開中斷，當數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換完成之后，產(chǎn)生一個中斷給MSP430F5529，MSP430F5529便通過SPI讀取ADS1298寄存器中的數(shù)據(jù)，再通過SPI將數(shù)據(jù)發(fā)送給GS1011，然后等待下一個中斷的到來。

　　3結(jié)語

　　本文設計并實現(xiàn)了一種體積小、接入方便、超低功耗的腦電信號采集與無線傳輸系統(tǒng)，選用MSP430系列單片機MSP430F5529作為主控制器，利用其自身的2個SPI模塊分別對ADS1298，GS1011進行控制，實現(xiàn)腦電信號的高精度采集及遠距離的WiFi無線傳輸。本系統(tǒng)具有可復用、便攜、低功耗、高集成度的特點，適用于采集環(huán)境和條件經(jīng)常變化的場合，具有較高的應用價值。