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一種基于FPGA的誘發(fā)電位儀系統(tǒng)研究與設(shè)計

作者: 時間:2010-12-24 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

  2 軟件模塊設(shè)計

  2.1 的優(yōu)勢

  即現(xiàn)場可編程門陣列,是在CPLD的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型高性能可編程邏輯器件,它既繼承了ASIC的大規(guī)模、高集成度、高可靠性的優(yōu)點,又克服了普通ASIC設(shè)計周期長、投資大、靈活性差的缺點,逐步成為復(fù)雜數(shù)字硬件電路設(shè)計的理想選擇。不同于傳統(tǒng)的設(shè)計,本文將大部分分立元件實現(xiàn)的功能集成到了FPGA芯片中,實現(xiàn)多種刺激模式和濾波模塊以及實現(xiàn)對外圍器件的控制,不僅提高了集成度使儀器小型化、便攜化成為可能,而且片內(nèi)模塊可反復(fù)修改,提高了設(shè)計開發(fā)效率降低了成本,也可以方便地實現(xiàn)各模塊之間的同步。

  2.2 軟件模塊整體設(shè)計

  本設(shè)計中,F(xiàn)PGA芯片軟件模塊包括了誘發(fā)電位刺激模塊、信號傳輸控制模塊和數(shù)字信號處理模塊三大部分;由共同的同步信號協(xié)同合作,完成的誘發(fā)刺激、信號的傳輸、數(shù)字濾波等核心控制處理功能。FPGA內(nèi)軟件模塊框圖如圖2所示。

b.JPG

  2.3 誘發(fā)電位刺激模塊

  在FPGA芯片中設(shè)計了誘發(fā)電位刺激模塊,主要功能包括:聽覺誘發(fā)電位刺激、神經(jīng)傳導(dǎo)刺激和視覺誘發(fā)電位刺激。刺激信號主要由脈沖信號進行控制,通過 FPGA芯片可以直接輸出脈沖信號和VGA控制信號。聽覺誘發(fā)刺激信號和神經(jīng)傳導(dǎo)刺激信號可由FPGA輸出的脈沖信號經(jīng)功率放大后產(chǎn)生,在此聽覺誘發(fā)電位刺激信號為雙通道,一路信號產(chǎn)生脈沖信號如PWM(脈寬調(diào)制)波,另一路由FPGA芯片內(nèi)部模塊通過DA轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生白噪聲,而神經(jīng)傳導(dǎo)刺激信號可直接由 FPGA輸出PWM脈沖直接驅(qū)動電壓放大器生成。通過Verilog硬件描述語言,在FPGA中實現(xiàn)誘發(fā)電位刺激源信號,并通過FPGA端口輸出,例如在芯片中使用以下代碼可產(chǎn)生一個占空比為PWM_WIDTH:1的PWM波形:

c.JPG

  視覺誘發(fā)刺激信號由在FPGA芯片中存儲的刺激圖像數(shù)據(jù)直接產(chǎn)生VGA時序控制信號,控制VGA顯示器顯示棋盤格或彩條刺激圖像給予人體視覺刺激。

  誘發(fā)電位刺激信號主要參數(shù)包括刺激脈寬、刺激頻率、刺激強度、刺激類型和刺激模式,USB芯片從上位機接收到參數(shù)配置信號,傳遞給誘發(fā)刺激信號生成模塊發(fā)出脈沖。例如,生成聽覺誘發(fā)電位刺激信號如圖3所示,它的刺激脈寬為O.2 ms,刺激頻率為12 Hz,設(shè)置某一刺激強度(由分貝進行度量);而生成視覺誘發(fā)電位刺激信號,刺激頻率為2 Hz,刺激類型為棋盤格模式,刺激模式為16×16。

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關(guān)鍵詞: FPGA 誘發(fā)電位儀

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