便攜式、低功耗體電信號采集存儲系統(tǒng)研究new

1、便攜式、低功耗體電信號采集存儲系統(tǒng)研究摘要：摘要：介紹目前市場上最常見的幾種非易失低功耗靜態(tài)存儲介質(zhì)，詳細說明CompactFlashCard軟、硬件接口；提出基于CompactFlashCard和TI公司的C24x、C28x系列DSP搭建體電信號采集的硬件平臺的一種可行的低功耗、便攜式實時體電信號采集存儲系統(tǒng)的可行方案，說明其硬件連接和相關(guān)的程序?qū)嵗?。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)采集與存儲便攜式CompactFlashCardTMS320LF2

2、407引言引言目前比較常見的臨床體電信號采集及處理儀器是功能完備的微機系統(tǒng)，雖然能較快地分析和處理監(jiān)測到的體電信號，但往往只能被固定在病房里使用，在移動的情況下則顯得笨重和不便。體電信號采集往往需要長時間地采集、記錄海量數(shù)據(jù)，并進行進一步的信號處理和分析，以便臨床病情的檢測和監(jiān)護。目前，臨床體電儀器主要還是采用紙張、磁帶及普通硬盤來存儲體電信號。存儲載體的體積和功耗的限制是臨床醫(yī)療儀器功耗、便攜式發(fā)展的瓶頸。便攜的醫(yī)療設(shè)備能夠極大地方便

3、病人的使用、監(jiān)護并降低醫(yī)療費用。近幾年，隨著FlashMemy非易失存儲技術(shù)的發(fā)展以及處理器（如單片機和DSP）性能的不斷提高，使信號采集存儲系統(tǒng)的耗電量和體積不斷減少，滿足便攜式的要求。經(jīng)過實際調(diào)研和性能比較，TI公司的C2000系列DSP芯片具有諸多優(yōu)點，包括定點處理器C24X和C28X。C24X系列為16位定點處理器，運算速度為20～40MIPS，可用于低速數(shù)據(jù)采集；TMS320C28XDSP系列為32位定點處理器，運算速度高達4

4、00MIPS，可用于高速數(shù)據(jù)采集。C2000系列采用高性能的靜態(tài)CMOS技術(shù)，3.3V電壓供電，內(nèi)核電壓為1.8V，片內(nèi)程序空間集成Flash，可以將系統(tǒng)控制程序直接燒入DSP芯片內(nèi)部而不用外擴Flash存儲芯片，減少系統(tǒng)的功耗和體積。C24X系列DSP內(nèi)置28通道10位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換（ADC），轉(zhuǎn)換時間約為500ns；C28X系列DSP內(nèi)置28通道12位數(shù)模轉(zhuǎn)換（ADC），轉(zhuǎn)換時間為80ns。ADC的精度和速度幾乎可以滿足各種體電信號采集，

5、因此系統(tǒng)須使用獨立AD轉(zhuǎn)換芯片，進一步減少系統(tǒng)的功耗和體積。CompactFlashCard（以下簡稱CF卡）是市場上最常見的基于Flash存儲芯片的低功耗移動存儲器，能與DSP芯片直接連接而用接口轉(zhuǎn)換芯片。由于CF卡的高速價比、大容量和系統(tǒng)的易實現(xiàn)性，首選作為信號采集的存儲載體。下面以CF卡和DSPTMS320LF2407硬件平臺為例，具體介紹這種可行的低功耗、便攜式體電信號采集存儲系統(tǒng)的搭建和軟、硬件接口的實現(xiàn)，并給出程序?qū)嵗?各

6、類基于各類基于FlashFlash的閃存卡簡介的閃存卡簡介近幾年來，靜態(tài)存儲技術(shù)進步，誕生陳舊基于Flash存儲器非易失大容量多種類型閃爍存儲卡。PC（PCMCIA）、CF（CompactFlash）、SD用28個數(shù)據(jù)位來表示邏輯扇區(qū)的地址，可以尋址228個扇區(qū)，理論上可以尋址136GB的容量。下面給出物理尋址方式與邏輯尋址方式的對應(yīng)關(guān)系。設(shè)NS為每磁道扇區(qū)數(shù)，NH為磁頭數(shù)，C、H、S分別表示磁盤的柱面、磁頭和扇區(qū)編號，LBA表示邏輯扇

7、區(qū)號，div為整除計算，mod為求余計算，則：LBA=NHNSCNCHS1；C=(LBAdivNS)divNH；H=(LBAdivNS)modNH；S=(LBAmodNS)1。CF卡為50針接口。其中重要的信號線16根數(shù)據(jù)線、11根地址線（在TureIDE模式下僅用3根地址線）、2根寄存器組選擇信號線（CS0、CS1）、數(shù)據(jù)的讀寫線（ID、IOWR）、1根中斷信號請求線（INTRQ和1根復(fù)位線（RESET）。3CFCF卡的軟件接口和命令

8、卡的軟件接口和命令CF內(nèi)部控制器有多個寄存器，通過這些寄存器可以對CF卡內(nèi)部的存儲空間進行控制和訪問。下面就實IDE模式下的寄存器組為例進行說明。在實IDE模式下，寄存器組通過寄存器組選擇信號線（CS0、CS1）和低三位地址線（A0、A1、A2）進行訪問，具體功能和地址分配如表2所列。表2CFCF卡實卡實IDEIDE模式下寄存器組具體功能和地址分配表模式下寄存器組具體功能和地址分配表CS1CS0A2A1A0ID=0IOWR=0位數(shù)位10

9、000數(shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)寄存器1610001錯誤寄存器特征寄存器810010扇區(qū)數(shù)寄存器扇區(qū)數(shù)寄存器810011扇區(qū)號寄存器扇區(qū)號寄存器810100柱面號寄存器（低字節(jié)）柱面號寄存器（低字節(jié)）810101柱面號寄存器（高字節(jié)）柱面號寄存器（高字節(jié)）810110驅(qū)動器選擇磁頭寄存器驅(qū)動器選擇磁頭寄存器810111狀態(tài)寄存器命令寄存器801110可選狀態(tài)寄存器設(shè)備控制寄存器801111驅(qū)動器地址寄存器保留8CFATA的基本命令有30余條，主要有