基于ADS1298與WiFi的腦電信號采集與傳輸系統設計

　　1.5 GS1011處理器模塊

　　系統選用超低功耗片上系統GS1011作為腦電信號的處理與發送模塊。GS1011是美國GainSpan公司生產的一款高集成度，超低功耗無線SoC芯片，它包括一個無線802.11、媒體訪問控制器(MAC)、基帶處理器、片上閃存，SRAM和一個應用處理器，全部在單一封裝內。GS1011芯片中包括2個32 b的ARM7處理器，其中一個為WLAN處理器(WLAN CPU)負責網絡數據的WI-FI收發，另外一個為應用處理器(Application CPU)，負責面向用戶的應用程序設計。GS1011的芯片結構如圖4所示。

　　GS1011芯片內部集成有2.45 GHz射頻發射器，通信范圍室內為50～70 m，室外大于200 m，射頻功率為9 dBm.該射頻發射器有2種不同的模式即內部功率放大器和外部功率放大器，考慮到能耗和總體設計的復雜性等方面，本設計運用內部功率放大器來驅動射頻對RF信號進行發送，這樣可以有效地減少無線通信對外部器件的需求量。

　　2系統軟件設計

　　該系統軟件設計包括GS1011內部ARM7處理器的應用程序和MSP430的控制程序。

　　2.1 GS1011模塊控制應用程序設計

　　GS1011模塊提供了通過SPI口傳輸控制命令和數據的接口協議，其內部應用程序是基于Green Hills公司開發的μVelOSity多任務實時操作系統并結合Gain Span公司提供的GS1011芯片功能接口軟件庫實現的，其內部應用程序流程圖如圖5所示。

　　GS1011啟動后，首先判斷是否與指定的AP關聯，若未關聯，則重新對周圍的AP進行掃描、連接、認證。若已與指定的AP關聯，則開始讀取來自MSP430的腦電信號，并對其進行打包處理，然后通過UDP協議發送給AP. 2.2 MSP430的控制程序設計MSP430F5529的控制程序設計包括2部分：(1)對ADS1298進行控制，完成對腦電信號的模/數轉換;(2)對GS1011進行控制，完成對腦電信號的無線發送。

　　MSP430F5529程序流程圖如圖6所示。

　　MSP430F5529啟動后，首先對時鐘進行配置，使其滿足SPI通信的要求，該系統中將SPI通信時鐘設置為2 MHz;然后對SPI模塊的接口進行配置，其中，GS1011與USCI A中的SPI接口配對，MSP430F5529與USCI_B中的SPI接口配對;對ADS1298的初始化是通過設置其寄存器來實現的，在本系統中，VREFP設定為2.4 V，PGA設定為2，采樣轉換速率為8 KSPS，8通道差分輸入信號;喚醒GS1011，使其與指定的AP關聯，然后等待接收數據;啟動ADS1298并打開中斷，當數據轉換完成之后，產生一個中斷給MSP430F5529，MSP430F5529便通過SPI讀取ADS1298寄存器中的數據，再通過SPI將數據發送給GS1011，然后等待下一個中斷的到來。

　　3結語

　　本文設計并實現了一種體積小、接入方便、超低功耗的腦電信號采集與無線傳輸系統，選用MSP430系列單片機MSP430F5529作為主控制器，利用其自身的2個SPI模塊分別對ADS1298，GS1011進行控制，實現腦電信號的高精度采集及遠距離的WiFi無線傳輸。本系統具有可復用、便攜、低功耗、高集成度的特點，適用于采集環境和條件經常變化的場合，具有較高的應用價值。