基于Zed board的人體生理狀態監測系統設計與實現

　　本文設計的系統主要研究了基于Zed board的人體生理狀態監測系統設計與實現。現在體動信號(Ballistocardiogram，BCG)與心電信號(Electrocardiogram，ECG)同步監測的系統還很少有，這樣的系統可以更加全面的監測心臟的活動狀態，使在家庭、辦公等環境下，長時間實時監護和評估心臟功能變為可能，進一步發展后還可以輔助醫生更準確地了解心臟功能，預測診斷心臟疾病，評價循環系統和心臟藥物的性能，評估生理或心理測試結果及監測睡眠質量等。

　　系統總體架構

　　本設計的系統是實時同步監測人的心電信號與心臟跳動和肺部呼吸時引起的體動信號。其中，心電信號采用的是傳統的級導聯方式來采集，體動信號則是利用壓力傳感器將其變成電信號，再結合現代電子技術，信號處理技術以及臨床醫學診斷技術，以獲得連續的心電信號和體動信號的動態波形。通過此方法得到的心功能指標可以用來判斷人的健康狀況和身體狀態。整個系統主要分為三個部分：信號采集模塊、信號處理模塊和顯示模塊。系統總體示意圖如圖1所示。　　

 

　　系統以Zed board開發板為核心對信號進行處理。Zed board上采用的是Zynq-7000系列中的XC7Z020-CLG484 FPGA，雙核Cortex-A9 MP core，主頻達到667MHz，板載512MB內存，堪比一個便攜設備的ARM平臺。該開發板具有豐富的資源，可根據需要進行選擇。Zed board開發板實物圖如圖2所示。　　

 

　　XilinxZynq-7000 可擴展處理平臺(EPP)將雙ARM Cortex-A9 MP Core處理器系統與可編程邏輯和硬IP 外設緊密集成在一起，提供了靈活性、可配置性和性能的完美組合。Zed Board開發板主要參數如下：

　　(1)Zynq-7000 EPP：XC7Z020-CLG484-1 雙核ARM Cortex-A9，最大頻率667MHz
　　(2)存儲器：512 MB DDR3 (1066 Mbps)、256Mb 四位SPI FLASH、4 GB SD卡
　　(3)通信連接：10/100/1000 以太網(Ethernet)、USB OTG (Device/Host/OTG)、USB UART
　　(4)擴展連接：FMC (Low Pin Count)、5個Pmod?插座(2x6)
　　(5)視頻顯示：HDMI (1080p60 + audio)、VGA、128 x 32 OLED、9個用戶LED
　　(6)輸入：8路開關、7路按鈕
　　(7)音頻：24位立體聲CODEC
　　(8)模擬：Xilinx XADC 插座、支持4路模擬輸入
　　(9)電源：12V DC @ 3.0 A (Max)