基于DSP的心電監護模塊設計

^{3 軟件設計}

該心電監護模塊的軟件由兩部分組成。一是運行在TMS320F206片內FLASH MEMORY中的系統監控程序,二是運行于PC機端的圖形界面用戶程序。前者對實時性的要求較高,為提高運行效率,采用TMS320C2XX匯編語言編寫,經匯編、鏈接后在外部程序RAM中調試,調試成功后燒寫到TMS320F206的FLASH中。它主要由如下幾個功能模塊組成：①系統初始化模塊。完成RAM、ADS774、中斷以及定時器等外初始化設置;②定時采樣模塊,進行四路信號的分時采集,經預處理后存入數據RAM;③心率、呼吸率計算和體溫插值運算模塊;④512點心電信號的基2FFT運算模塊;⑤異步串行通信模塊,實現與PC機之間的通信協議。

下面簡要介紹一下心率計算模塊的算法。設dR-R是相鄰兩個R波的間距（即兩個R波之間有dR-R個采樣點）,由于心電通道的采樣率為250Hz,所以250÷dR-R即為一秒鐘內R波的個數,60×250÷dR-R即為一分鐘內的心跳次數。因此關鍵在于對R波進行準確定位。算法流程如圖4所示。其中F[I]為數據RAM中最新1024個心電信號真,一次運算后,FIFO即被刷新,準備進行下次運算。

圖5顯示了R波的定位結果,“X”標識出查找到的R波最高點。為了驗證這個算法的正確性,我們以BIO-TECH心電信號仿真器產生的標準心電信號作為測試信號,發現它對正常信號和大部異常信號均能準確地測出心率。

4 模塊高度過程

整個心電模塊的調試過程分三個階段：①硬件調試,確保DSP板上的各器件均正常工作,這是進行軟件調試的基礎;②TMS320F206端軟件調試,采用模塊化方法,對各個功能編寫相應子程序,分別調通各個功能模塊,然后把這些模塊通過接口組裝起來,實現整個系統的功能;③圖形用戶界面GUI軟件調試,與TMS320F206的通訊模塊調試同時進行,確何數據的正確收發,并在此基礎上逐步增加新的功能。

調試結束后,用仿真器的FLASH燒寫程序將目標代碼通過JTAG口下載到TMS320F206中去,實現整個系統的脫機運行。

本系統已經達到設計任務書規定的要求,但還具有進一步擴展的潛力。軟件方面,由于采用模塊化設計,可以方便增加新的功能模塊,如自相關處理等;在硬件方面,TMS320F206和外圍芯片接口邏輯目前是用小模塊集成電路實現,今后可改用PLD或FPGA進行編程實現接口邏輯,減少芯片的數據,提高系統的可靠性。