便攜式、低功耗體電信號(hào)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)研究new

1、便攜式、低功耗體電信號(hào)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)研究摘要：摘要：介紹目前市場(chǎng)上最常見的幾種非易失低功耗靜態(tài)存儲(chǔ)介質(zhì)，詳細(xì)說明CompactFlashCard軟、硬件接口；提出基于CompactFlashCard和TI公司的C24x、C28x系列DSP搭建體電信號(hào)采集的硬件平臺(tái)的一種可行的低功耗、便攜式實(shí)時(shí)體電信號(hào)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)的可行方案，說明其硬件連接和相關(guān)的程序?qū)嵗?。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)便攜式CompactFlashCardTMS320LF2

2、407引言引言目前比較常見的臨床體電信號(hào)采集及處理儀器是功能完備的微機(jī)系統(tǒng)，雖然能較快地分析和處理監(jiān)測(cè)到的體電信號(hào)，但往往只能被固定在病房里使用，在移動(dòng)的情況下則顯得笨重和不便。體電信號(hào)采集往往需要長(zhǎng)時(shí)間地采集、記錄海量數(shù)據(jù)，并進(jìn)行進(jìn)一步的信號(hào)處理和分析，以便臨床病情的檢測(cè)和監(jiān)護(hù)。目前，臨床體電儀器主要還是采用紙張、磁帶及普通硬盤來存儲(chǔ)體電信號(hào)。存儲(chǔ)載體的體積和功耗的限制是臨床醫(yī)療儀器功耗、便攜式發(fā)展的瓶頸。便攜的醫(yī)療設(shè)備能夠極大地方便

3、病人的使用、監(jiān)護(hù)并降低醫(yī)療費(fèi)用。近幾年，隨著FlashMemy非易失存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展以及處理器（如單片機(jī)和DSP）性能的不斷提高，使信號(hào)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)的耗電量和體積不斷減少，滿足便攜式的要求。經(jīng)過實(shí)際調(diào)研和性能比較，TI公司的C2000系列DSP芯片具有諸多優(yōu)點(diǎn)，包括定點(diǎn)處理器C24X和C28X。C24X系列為16位定點(diǎn)處理器，運(yùn)算速度為20～40MIPS，可用于低速數(shù)據(jù)采集；TMS320C28XDSP系列為32位定點(diǎn)處理器，運(yùn)算速度高達(dá)4

4、00MIPS，可用于高速數(shù)據(jù)采集。C2000系列采用高性能的靜態(tài)CMOS技術(shù)，3.3V電壓供電，內(nèi)核電壓為1.8V，片內(nèi)程序空間集成Flash，可以將系統(tǒng)控制程序直接燒入DSP芯片內(nèi)部而不用外擴(kuò)Flash存儲(chǔ)芯片，減少系統(tǒng)的功耗和體積。C24X系列DSP內(nèi)置28通道10位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換（ADC），轉(zhuǎn)換時(shí)間約為500ns；C28X系列DSP內(nèi)置28通道12位數(shù)模轉(zhuǎn)換（ADC），轉(zhuǎn)換時(shí)間為80ns。ADC的精度和速度幾乎可以滿足各種體電信號(hào)采集，

5、因此系統(tǒng)須使用獨(dú)立AD轉(zhuǎn)換芯片，進(jìn)一步減少系統(tǒng)的功耗和體積。CompactFlashCard（以下簡(jiǎn)稱CF卡）是市場(chǎng)上最常見的基于Flash存儲(chǔ)芯片的低功耗移動(dòng)存儲(chǔ)器，能與DSP芯片直接連接而用接口轉(zhuǎn)換芯片。由于CF卡的高速價(jià)比、大容量和系統(tǒng)的易實(shí)現(xiàn)性，首選作為信號(hào)采集的存儲(chǔ)載體。下面以CF卡和DSPTMS320LF2407硬件平臺(tái)為例，具體介紹這種可行的低功耗、便攜式體電信號(hào)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)的搭建和軟、硬件接口的實(shí)現(xiàn)，并給出程序?qū)嵗?各

6、類基于各類基于FlashFlash的閃存卡簡(jiǎn)介的閃存卡簡(jiǎn)介近幾年來，靜態(tài)存儲(chǔ)技術(shù)進(jìn)步，誕生陳舊基于Flash存儲(chǔ)器非易失大容量多種類型閃爍存儲(chǔ)卡。PC（PCMCIA）、CF（CompactFlash）、SD用28個(gè)數(shù)據(jù)位來表示邏輯扇區(qū)的地址，可以尋址228個(gè)扇區(qū)，理論上可以尋址136GB的容量。下面給出物理尋址方式與邏輯尋址方式的對(duì)應(yīng)關(guān)系。設(shè)NS為每磁道扇區(qū)數(shù)，NH為磁頭數(shù)，C、H、S分別表示磁盤的柱面、磁頭和扇區(qū)編號(hào)，LBA表示邏輯扇

7、區(qū)號(hào)，div為整除計(jì)算，mod為求余計(jì)算，則：LBA=NHNSCNCHS1；C=(LBAdivNS)divNH；H=(LBAdivNS)modNH；S=(LBAmodNS)1。CF卡為50針接口。其中重要的信號(hào)線16根數(shù)據(jù)線、11根地址線（在TureIDE模式下僅用3根地址線）、2根寄存器組選擇信號(hào)線（CS0、CS1）、數(shù)據(jù)的讀寫線（ID、IOWR）、1根中斷信號(hào)請(qǐng)求線（INTRQ和1根復(fù)位線（RESET）。3CFCF卡的軟件接口和命令

8、卡的軟件接口和命令CF內(nèi)部控制器有多個(gè)寄存器，通過這些寄存器可以對(duì)CF卡內(nèi)部的存儲(chǔ)空間進(jìn)行控制和訪問。下面就實(shí)IDE模式下的寄存器組為例進(jìn)行說明。在實(shí)IDE模式下，寄存器組通過寄存器組選擇信號(hào)線（CS0、CS1）和低三位地址線（A0、A1、A2）進(jìn)行訪問，具體功能和地址分配如表2所列。表2CFCF卡實(shí)卡實(shí)IDEIDE模式下寄存器組具體功能和地址分配表模式下寄存器組具體功能和地址分配表CS1CS0A2A1A0ID=0IOWR=0位數(shù)位10

9、000數(shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)寄存器1610001錯(cuò)誤寄存器特征寄存器810010扇區(qū)數(shù)寄存器扇區(qū)數(shù)寄存器810011扇區(qū)號(hào)寄存器扇區(qū)號(hào)寄存器810100柱面號(hào)寄存器（低字節(jié)）柱面號(hào)寄存器（低字節(jié)）810101柱面號(hào)寄存器（高字節(jié)）柱面號(hào)寄存器（高字節(jié)）810110驅(qū)動(dòng)器選擇磁頭寄存器驅(qū)動(dòng)器選擇磁頭寄存器810111狀態(tài)寄存器命令寄存器801110可選狀態(tài)寄存器設(shè)備控制寄存器801111驅(qū)動(dòng)器地址寄存器保留8CFATA的基本命令有30余條，主要有