基于SOPC的多导联ECG实时监测系统
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资源说明:针对家用心电监护系统的需求,设计了一种基于SOPC的多导联ECG实时监测系统。系统以ADS1298为心电信号采集前端,通过ZigBee将多个导联的心电数据发送到后端处理。系统后端采用内嵌了ARM Cortex A9双核处理器的FPGA,并在ARM上搭建了Linux开发环境。在FPGA中通过并行处理、流水线设计和自定义IP核实现对心电数据的接收、格式转换、FIR滤波、LMS自适应陷波和数据缓存;在ARM上实现了QRS检测算法、心率变异性分析和心梗检测算法,并通过SD卡和LCD屏实现心电数据的长时间存储及心电波形与诊断结果的实时显示。 本文介绍的是一种基于SOPC(System on a Programmable Chip,可编程片上系统)技术的多导联ECG(心电图)实时监测系统,主要用于家庭环境下的心电监护。系统设计着重解决了心血管疾病患者的实时监测和分析需求,弥补了传统心电监护仪的局限性。 系统的核心组成部分包括心电信号采集前端和心电数据处理后端。采集前端采用了TI公司的ADS1298芯片,该芯片能同时采集8通道24位的心电信号,涵盖了I、II导联以及V1-V6的胸导联,通过运算可获得十二导联心电数据。信号通过STM32微控制器控制ZigBee模块发送到后端处理。ZigBee因其低功耗和适用于短距离传输的特性,适合在家庭环境中使用。 数据处理后端则由FPGA(Field-Programmable Gate Array)和内嵌ARM Cortex A9双核处理器组成。FPGA负责并行处理、流水线设计,实现心电数据接收、格式转换、FIR滤波、LMS自适应陷波和数据缓存等功能,减轻了ARM的处理负担。ARM则执行更复杂的软件任务,如QRS检测算法、心率变异性分析和心梗检测算法,数据通过SD卡存储,并在LCD屏幕上实时显示心电波形和诊断结果。 系统中,UART模块用于接收ZigBee的数据,数据格式转换模块将整型数据转化为浮点型以便进行浮点运算。FIR滤波器设计为高通滤波器,去除呼吸引起的基线漂移,通过串行结构的浮点乘法器和加法器实现,能满足实时处理250 Hz采样率的心电信号。LMS自适应滤波器则用于进一步消除噪声和干扰,提高信号质量。 这个基于SOPC的多导联ECG实时监测系统结合了硬件加速和软件智能分析的优势,能够实现家庭环境中的高效、实时心电监测,并具备心脏病的初步分析能力,有助于提升心血管疾病患者的监护水平。
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