基于SoC FPGA的心电信号检测系统设计.pdf

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1、74传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2016年第35卷第2期DOI：10．13873／J．1000-9787(2016)02--0074--04基于SoCFPGA的心电信号检测系统设计江培海，黄启俊，常胜，王豪，何进(武汉大学物理科学与技术学院，湖北武汉430072)摘要：设计实现了一种基于片上系统现场可编程门阵列(SoCFPGA)的心电信号(ECG)检测系统。系统通过具有高输入阻抗、高共模抑制比和低噪声的前置采集放大电路，实现心电信号的拾取和预处理。通过基于SoCFPGA的硬件平台和移植的嵌入式Linux开发环境的软硬协同设计

2、方式，完成了心电信号的A／D转换、VGA显示、MicroSD卡数据存储和心电信号算法处理，能够对心电信号进行小波分析和QRS波检测，实现了对心电信号的采集、显示、存储和处理。关键词：片上系统现场可编程门阵列；心电信号；Linux；小波分析；QRS波检测中图分类号：TN710文献标识码：A文章编号：1000-9787(2016)02-0074-04DesignofECGdetectingsystembasedonSoCFPGAJIANGPei—hai，HUANGQi-jun，CHANGSheng，WANGHao，HEJin(SchoolofPhysicsScienceandTechnol

3、ogy，WuhanUniversity，Wuhan430072，China)Abstract：Designandimplementanelectrocardiogramsignal(ECG)detectingsystembasedonsystemonchipfieldprogrammablegatearray(SoCFPGA)．ECGcanbeacquiredandpreprocessedbypre—acquisitionamplifiercircuitwithhighinputimpedance，highCO-moderestrainratioandlownoise．Throughd

4、esignapproachwhichcombinedhardwareandsoftwarebasedonSoCFPGAhardwareplatformandembeddedl,inuxdevelopmentenvironment，completeanalogtodigitalconversionofECG，VGAdisplay，datastorageinMicroSDcardandECGprocesswithalgorithms，waveletanalysisandQRSwavedetectiononECGcanbecompleted，realizeacquisition，displa

5、y，storageandprocessingofECG．Keywords：systemonchipfieldprogrammablegatearray(SoCFPGA)；electrocardiogram(ECG)；Linux；waveletanalysis；QRSwavedetection0引言、硬协同设计等优势，通过软件编程对信号进行A／D转换、心电信号(electrocardiogram，ECG)能够客观反映心脏VGA显示、数据存储和算法处理，从而实现信号采集、显各部分的生理状况，也是用来诊断心脏疾病的主要依据，由示、存储和处理等多功能集于一体的心电检测处理系统。于其具有易于检测

6、和有较好直观性等特点，在临床医学中1√电信号检测系统设计得到较为广泛的研究与应用_l。自1906年，第一台心电心电信号检测监护系统是一个模拟和数字的混合系图仪用于临床以来，各种形式的心电监护仪相继出现。传统，主要分为体表心电信号采集电路和以SoCFPGA为核统的心电图检测仪器多以单片机、PC为核心设计，系统笨心的心电信号数字处理系统。采集电路接入医用导联线通重、检测手段单一，不利于系统集成度的提高和小型化实过贴片电极拾取心电信号，心电信号经过采集电路放大和现，或造成系统的使用不便。由于可穿戴设备和移动医模拟滤波处理后进入SoCFPGA，先由HPS端ARM嵌入式疗的兴起，心电监护仪正向小

7、型化、便携式、智能化方向发硬核上基于Linux的应用程序控制进行A／D转换，转换为展。数字信号在FPGA端进行VGA显示，同时将数字信号传输本文设计了一种基于片上系统现场可编程门阵列到HPS端，可以对数字信号进行算法处理和存储到MicroSD卡上。SoCFPGA软硬协同的开发方式对硬件设计和心(SoCFPGA)心电信号检测处理系统，通过A／D混合设计电信号后续算法处理的软件开发都极为方便。按功能模块和软硬协同设计的方法，实现了心电信号检测系统。