同时多频信号采集系统主要模块设计
孤身万里游 2022-09-16

  同时多频生物电阻抗测量技术MFOT-BEIT(MFOTBioelectricalImpedanceMeasurementTechnology)依据人体不同组织、器官具有不同阻抗的原理,通过体表电极同时注入微小的安全混频激励电流检测电极测量组织表面的电压,通过测得的电压信号计算出组织或器官的阻抗变化[。MFOT技术能克服多频分时测量时受组织、器官内血流变化影响的不足,是目前的研究热点。为满足生物电阻抗测量系统同时多频激励的要求,目前已出现了的多种同时多频激励源,基于Walsh函数的同时多频混合信号激励源就是其中的一种。因Walsh函数激励源易于用FPGA硬件实现同步信号生成,所以是一种很有发展前景的MFOT激励信号发生器。

  为了采样基于Walsh函数的同时多频信号,本文设计了由CycloneIVEP4CE115F29C7NFPGA和高速A/D转换器AD9240构成的数据采集系统。该系统能对输入的信号进行正确采样,并在计算机上恢复出其原始波形。

  初始信号首先经过由OPA657构成的电压跟随器,减小输出阻抗,以提高电路带负载能力;信号通过A/D驱动器和高速采样芯片AD9240,实现电压的模/数转换;采样后的数据缓存至FIFO,然后进行一些简单的数据预处理,最后通过串口传输到计算机进行波形的恢复和阻抗的计算。

 系统主要模块设计

  采样

  电路以AD9240为采样芯片。AD9240是一款14bit并行输出、转换速率最高可达10MS/s的模/数转换芯片,具有采样精度高、转换速度快、功耗低的特点[3]。AD9240在差分输入时性能是最佳的,故本系统采用差分放大器AD8138作为AD9240的驱动。

  本系统采用内部参考电压,将AD9240引脚SENSE与引脚REFCOM直接相连,可以将输入电压范围设定为-2.5V~2.5V。

  FPGA设计

  本系统中FPGA采用Altera公司生产的CycloneIVEP4CE115F29C7N,它的主要作用是产生采样时钟、存储A/D转换数据以及实现串口通信。

  采样时钟的产生

  设计中AD9240的采样频率由FPGA通过软件分频的方式产生,FPGA的最高系统时钟CLK为50MHz,实际使用时依据具体情况调节分频系数即可得到合适的采样频率。

  FIFO设计

  FIFO的读写速度比较快,且读写方便[4],故本系统通过FIFO来实现采样数据的存储。通过FPGA构造两个FIFO,前一个FIFO存储采样得到的数据,后一个FIFO存储经预处理后的数据。通过软件算法对存储在FIFO中的数据进行预处理(如滤波等),以减少后期处理的数据量。

  串口通信

  经过预处理的数据需要通过FPGA的串口传输到计算机上做进一步的处理。本系统把串口设计成可同时收发的双工串口,既可以由FPGA向计算机传输数据,也可以由计算机向FPGA发送系统的启动信号。

声明: 本文转载自其它媒体或授权刊载,目的在于信息传递,并不代表本站赞同其观点和对其真实性负责,如有新闻稿件和图片作品的内容、版权以及其它问题的,请联系我们及时删除。(联系我们,邮箱:evan.li@aspencore.com )
0
评论
  • 相关技术文库
  • FPGA
  • 可编程
  • PLC
  • verilog
  • 采样点测试

    CAN总线广泛应用于汽车电子、轨道交通、医疗电子等领域,保障CAN节点间稳定通信变得尤其重要。本文将介绍如何利用CAN采样点测试方案,有效提高CAN网络通信成功率。   为什么要进行采样点测试? 为了保证有效的通信,对于一个只有两个节点的CAN网络,其两边距

    前天
  • 如何解决FPGA无法启动的问题

    我将现场可编程门阵列(FPGA)连接到我的DC/DC转换器的输出,现在DC/DC无法启动。当使用示波器观察电路时,我看到图1所示的情形。输出电压未进入调压模式。

    11-29
  • μC/OS-III中的高效时钟节拍管理机制

    引言在嵌入式实时操作系统(RTOS)中,任务可通过调用延时函数(比如μC/OS中的OSTimeDly()函数)将自己延时挂起一段时间。任务在延时的过程中会释放C

    11-21
  • VXI总线任意数字信号发生器的设计与实现

       VXI总线是VMEbus eXtensions for Instrumentation 的缩写。VXI主机箱有13个插槽,其中,零槽控制器为系统的管理者。VXI模块根据其本身的性质、特点和所支持的通信规程可以分为寄存器基、消息基、存储器和扩展模块四种类型。每个模块的地址空间有A16、A16/A24和A16/A32三种类型。  VXI总线测试平台是仪器测量领域的前沿技术,可以灵活地组建自动测试...

    11-15
  • 嵌入式软PLC 系统的结构及通信接口

      一.引言  嵌入式系统是一个嵌入到对象体系中的专用的计算机系统,主要应用与各种类型的信号处理与控制.当前在国防.国民经济以及社会生活的各领域都得到了广泛的应

    11-11
  • 高速FPGA PCB的一些基本概念

      如果高速PCB设计能够像连接原理图节点那样简单,以及像在计算机显示器上所看到的那样优美的话,那将是一件多么美好的事情。然而,除非设计师初入PCB设计,或者是

    11-10
  • FPGA设计的三大黄金法则

      引言:不管你是一名逻辑设计师、硬件工程师或系统工程师,甚或拥有所有这些头衔,只要你在任何一种高速和多协议的复杂系统中使用了FPGA,你就很可能需要努力解决好

    11-10
  • FPGA车载网络电气架构

      过去十年来,车载网络架构变得越来越复杂。虽然车载网络协议的数量有所减少,但实际部署的网络数量却有显着增加。这就提出了网络架构的可缩放性问题,并且要求为满足各

    11-10
  • 简化可编程器件上的软硬件协同设计

      采用嵌入式CPU内核的可编程器件为应对各种设计挑战提供了有效途径,而这些挑战仅仅通过软件或硬件的方法可谓举步维艰,或者说解决成本非常高昂。这些器件结合了能再

    11-09
  • 用逻辑设计法设计PLC应用程序的一般步骤

      工业电气控制线路中,有不少都是通过继电器等电气元件来实现,而继电器,交流接触器的触点都只有两种状态即吸合和断开,因此,用“0”和“1”两种取值的逻辑代数设计

    11-09
  • FPGA设计中常用的复位设计方法

      对FPGA设计中常用的复位设计方法进行了分类、分析和比较。针对FPGA在复位过程中存在不可靠复位的现象,提出了提高复位设计可靠性的4种方法,包括清除复位信号

    11-09
下载排行榜
更多
广告