ADS1298模拟前端的便携式生理信号采集系统
加入技术交流群
ADS1298主要特性为：
①8通道24位ADC转换芯片，其采样频率可工作在250sps～32ksps。
②各通道含可编程放大器，其放大倍数在1～12倍可调；CMRR>100 dB时，输入阻抗约为10MΩ。
③内置右腿驱动放大器和威尔逊中心电端。
根据心电模式或脑电模式的具体应用，通过单片机配置多路选择器(MUX)内部各个输入端(INPUTS、RLD)的通断，可编程放大器(A1～A8)的放大倍数和AD转换器(ADC1～ADC8)的采样频率。当芯片完成一次转换，Data Ready引脚变为低电平，通知MCU通过SPI总线读取数据。
2．4 MCU控制部分
选用STM32F103芯片作为系统的MCU。该芯片具有高性能(72 MHz工作频率、具有单周期乘法指令和硬件除法指令)，低功耗(0．19 mW／ MHz)和丰富外设(SPI及USB等)等特点。对于模拟前端ADS1298，MCU作为主机，采用SPI协议进行通信。系统上电时，设置ADS1298的相应寄存器；在检测到ADS1298的Data Ready信号后，读取ADC的转换结果。对于上位机，MCU作为从机，采用USB协议和上位机进行通信。MCU在连接上位机时，完成USB枚举等初始化动作；当接收到ADS1298的数据后，打包成USB数据包，传送给上位机。
2．5 USB隔离
为保护人体安全，本设计中采用ADuM4160芯片进行上下位机隔离，下位机采用电池供电。ADuM4160芯片是ADI公司推出的专用USB隔离芯片，具有透明、易于配置、兼容USB2．0协议、可隔离5 000 V电压等优点。图4为USB隔离部分框图。芯片左侧VBUS1、DD+、DD-和GND1分别连接上位机的5 V、USB正端、USB负端和地线；芯片右侧VBUS2、DD+、DD-和PIN分别连接MCU的电源、USB正端(PA12口)、USB负端(PA11口)、I ／O口(PA10口)，其中PIN为使能端。本文引用地址：//m.amcfsurvey.com/article/202392.htm
2．6 电源部分
本系统需要3路电源供电：数字部分供电电压3．3 V、模拟正端供电电压3 V、模拟负端供电电压-3 V。其中，3．3 V由AMS1117-3．3芯片从电池电压转换得到，3V由TPS73230芯片从电池芯片转换得到，-3V由TPS60403芯片从3V电压转换得到。
3 上位机程序设计
3．1 USB驱动部分
采用LabVIEW的NI-VISA子程序控件来实现USB驱动。VISA(Virtual Instrument Software Architecture)是一个用来与各种仪器总线进行通信的高级应用编程接口(API)。运用该API，可使用NI-VISA方便地实现USB的读写功能。
基于NI-VISA的USB驱动配置过程如下：
①使用驱动程序开发向导(Driver Development Wizard，DDW)创建INF文档。安装NI-VISA软件(3．0或后续版本)，打开DDW，选择USB，在相应栏里面填入USB设备的VID、PIE)、制造商名称和型号名称，最后点击“完成”按钮即可生成*．INF驱动文件。
②安装INF文档，并安装使用INF文档的USB设备。将*．INF文件复制到系统盘的Windows文件夹下，在右键菜单中点击安装即可。当PC机检测到本系统的下位机接入后，会根据INF配置文件加载NI-VISA作为底层驱动。
评论