基于DSP的心電監(jiān)護模塊設(shè)計

^{3 軟件設(shè)計}

該心電監(jiān)護模塊的軟件由兩部分組成。一是運行在TMS320F206片內(nèi)FLASH MEMORY中的系統(tǒng)監(jiān)控程序,二是運行于PC機端的圖形界面用戶程序。前者對實時性的要求較高,為提高運行效率,采用TMS320C2XX匯編語言編寫,經(jīng)匯編、鏈接后在外部程序RAM中調(diào)試,調(diào)試成功后燒寫到TMS320F206的FLASH中。它主要由如下幾個功能模塊組成：①系統(tǒng)初始化模塊。完成RAM、ADS774、中斷以及定時器等外初始化設(shè)置;②定時采樣模塊,進行四路信號的分時采集,經(jīng)預(yù)處理后存入數(shù)據(jù)RAM;③心率、呼吸率計算和體溫插值運算模塊;④512點心電信號的基2FFT運算模塊;⑤異步串行通信模塊,實現(xiàn)與PC機之間的通信協(xié)議。

下面簡要介紹一下心率計算模塊的算法。設(shè)dR-R是相鄰兩個R波的間距（即兩個R波之間有dR-R個采樣點）,由于心電通道的采樣率為250Hz,所以250÷dR-R即為一秒鐘內(nèi)R波的個數(shù),60×250÷dR-R即為一分鐘內(nèi)的心跳次數(shù)。因此關(guān)鍵在于對R波進行準(zhǔn)確定位。算法流程如圖4所示。其中F[I]為數(shù)據(jù)RAM中最新1024個心電信號真,一次運算后,FIFO即被刷新,準(zhǔn)備進行下次運算。

圖5顯示了R波的定位結(jié)果,“X”標(biāo)識出查找到的R波最高點。為了驗證這個算法的正確性,我們以BIO-TECH心電信號仿真器產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)心電信號作為測試信號,發(fā)現(xiàn)它對正常信號和大部異常信號均能準(zhǔn)確地測出心率。

4 模塊高度過程

整個心電模塊的調(diào)試過程分三個階段：①硬件調(diào)試,確保DSP板上的各器件均正常工作,這是進行軟件調(diào)試的基礎(chǔ);②TMS320F206端軟件調(diào)試,采用模塊化方法,對各個功能編寫相應(yīng)子程序,分別調(diào)通各個功能模塊,然后把這些模塊通過接口組裝起來,實現(xiàn)整個系統(tǒng)的功能;③圖形用戶界面GUI軟件調(diào)試,與TMS320F206的通訊模塊調(diào)試同時進行,確何數(shù)據(jù)的正確收發(fā),并在此基礎(chǔ)上逐步增加新的功能。

調(diào)試結(jié)束后,用仿真器的FLASH燒寫程序?qū)⒛繕?biāo)代碼通過JTAG口下載到TMS320F206中去,實現(xiàn)整個系統(tǒng)的脫機運行。

本系統(tǒng)已經(jīng)達到設(shè)計任務(wù)書規(guī)定的要求,但還具有進一步擴展的潛力。軟件方面,由于采用模塊化設(shè)計,可以方便增加新的功能模塊,如自相關(guān)處理等;在硬件方面,TMS320F206和外圍芯片接口邏輯目前是用小模塊集成電路實現(xiàn),今后可改用PLD或FPGA進行編程實現(xiàn)接口邏輯,減少芯片的數(shù)據(jù),提高系統(tǒng)的可靠性。