光學微腔生物傳感器的算法研究及嵌入式系統(tǒng)開發(fā).pdf

1、生命科學的研究領(lǐng)域中，生物檢測設(shè)備的性能直接影響人們對微觀世界的探索。光學微腔生物傳感器是以光信號為信號源，因此其響應(yīng)速率快，可以實現(xiàn)實時檢測；其核心結(jié)構(gòu)是由光學諧振腔組成，光信號在內(nèi)傳播能量不易損耗，可以與分析物充分接觸，實現(xiàn)痕量檢測；另外還可以與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合實現(xiàn)多通道大容量檢測，在生命科學領(lǐng)域具有較大的應(yīng)用潛力。但是當下許多該領(lǐng)域的科研小組都是采用實驗室分立設(shè)備、器件搭建起來的實驗系統(tǒng)，該傳感器還未投入到實際的生產(chǎn)應(yīng)用中，使之集成

2、化、產(chǎn)品化。此外，在系統(tǒng)后端數(shù)據(jù)擬合處理的部分，目前還是采用 matlab等第三方工具進行仿真，并未集成到整個檢測系統(tǒng)中。
　　為了實現(xiàn)產(chǎn)品集成化，本文在第三章節(jié)中以 Altera公司的EP4CE15F17C8N為核心，采用串、并行模塊并存的方式，實現(xiàn)傳感器的嵌入式系統(tǒng)。其中對實時性要求較高的模塊在 Quartus環(huán)境中使用硬件描述語言實現(xiàn)其驅(qū)動時序，并掛載到 Avalog總線上由 NIOS系統(tǒng)調(diào)用，另外實時性較弱的模塊在 Alt

3、era公司提供的SOPC(System On Programmable Chip)可編程片上系統(tǒng)的組件中構(gòu)建 NIOS軟核，并在NIOS環(huán)境中使用 C/C++語言實現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)。
　　為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)擬合算法，本文在第四章分別討論了多項式法以及 Levenbreg-Marquardt法分別擬合高斯模型和洛倫茲模型的擬合精度以及擬合效率，最終選用Levenbreg-Marquardt法擬合洛倫茲模型的方式，并且在 NIOS系統(tǒng)中分別用