基于SOPC的動(dòng)態(tài)腦電系統(tǒng)的研制.pdf

1、腦電檢測(cè)是了解腦功能狀況、輔助診斷腦疾病、評(píng)估各種治療方法的重要手段。利用常規(guī)腦電設(shè)備進(jìn)行檢測(cè),由于時(shí)間和環(huán)境的限制,往往得不到有確切意義的結(jié)果。為此，人們一直致力于在非醫(yī)院環(huán)境中進(jìn)行長程腦電檢測(cè)的動(dòng)態(tài)腦電系統(tǒng)(AEEG)的研制工作。SOPC系統(tǒng)是一種基于FPGA的靈活、高效的SOC 解決方案，是一種軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)。它將處理器、存儲(chǔ)器、I/O 口等系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要的功能模塊集成到一個(gè)可編程器件上，構(gòu)成一個(gè)可編程的片上系統(tǒng)。SO

2、PC 是未來半導(dǎo)體的發(fā)展趨勢(shì)。本論文設(shè)計(jì)了一個(gè)基于SOPC的腦電信號(hào)采集系統(tǒng)。由頭皮電極采集腦電信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行放大、濾波等預(yù)處理，再經(jīng)過一個(gè)多通道模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。為了完成各項(xiàng)控制、數(shù)字濾波和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，我們定制了一個(gè)SOPC系統(tǒng)。最終將處理過的數(shù)據(jù)保存在SD 卡中供計(jì)算機(jī)進(jìn)一步分析。本系統(tǒng)的硬件平臺(tái)為DE2 開發(fā)板，軟件部分以Nios Ⅱ軟核處理器為核心。功能模塊以IP核的形式添加到系統(tǒng)中，Altera為大部分通用接口

3、提供了IP核，因此開發(fā)周期短，調(diào)試方便，體現(xiàn)了SOPC的靈活高效優(yōu)勢(shì)。該設(shè)計(jì)主要從以下四個(gè)方面展開。對(duì)頭皮電極采集的腦電信號(hào)進(jìn)行了放大、濾波等預(yù)處理，以便開展后續(xù)的數(shù)字處理和存儲(chǔ)工作。其二，利用SOPC 開發(fā)工具實(shí)現(xiàn)了對(duì)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的控制，編制了相應(yīng)的硬件描述語言程序。其三，利用Matlab/DSPBuilder 進(jìn)行DSP模塊的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)基于Nios Ⅱ32 位CPU 核的腦電信號(hào)數(shù)字FIR 濾波器功能。其四，進(jìn)行了FPGA 外圍接口