本文介紹了腦電信號處理的兩種基本方法及其優(yōu)缺點(diǎn), 分析了DSP 尤其是
TMS320LF2407 的主要特點(diǎn),闡述了基于TMS320LF2407DSP 的16 通道腦電信號處理系統(tǒng)的
硬件和軟件的實(shí)現(xiàn)方法。
關(guān)鍵詞:腦電; 數(shù)字信號處理; 微處理器
腦電信號處理分為模擬和數(shù)字兩種方式。早期的數(shù)字腦電圖機(jī)主要采用模擬信號處理方
式,處理好的信號利用AD 采集卡或單片機(jī)把數(shù)據(jù)傳送到上位機(jī)系統(tǒng)顯示及打印,其優(yōu)點(diǎn)是實(shí)時(shí)性好,易于實(shí)現(xiàn),缺點(diǎn)是電路體積大、精度低、易受環(huán)境溫度影響及抗干擾性能差。腦電信號的數(shù)字處理以往多采用通用PC 機(jī)或單片機(jī)實(shí)現(xiàn),但存在實(shí)時(shí)性差的缺點(diǎn)。這樣,實(shí)時(shí)性好的DSP 在腦電信號數(shù)字處理中應(yīng)運(yùn)而生。
DSP,即數(shù)字信號處理器,是美國TI 公司20 世紀(jì)80 年代劃時(shí)代的產(chǎn)品。相比于一般的單
片機(jī),DSP 采用改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu),其指令系統(tǒng)是流水線操作,采用了專用的硬件乘法器,具有特殊的DSP 指令,這些特點(diǎn)大大提高了DSP 處理大量數(shù)據(jù)的能力[1]。
國內(nèi)新型的腦電放大器雖然也開始采用 DSP 芯片,但一般采用TI 公司的5000 系列DSP,
這種DSP 芯片速度雖然極高,信號處理的實(shí)時(shí)性很好,但一般都要配合CPLD 或FPGA 以控制外設(shè)芯片的選通?，F(xiàn)在普遍的看法是2000 系列的DSP 適合應(yīng)用于電機(jī)的數(shù)字化控制而不是處理,因?yàn)槠?a href='http://www.brongaenegriffin.com/tags/時(shí)鐘/' target='_blank' class='arckwlink_none'>時(shí)鐘頻率遠(yuǎn)低于5000 系列DSP 且沒有專門的濾波器指令,但以腦電信號的數(shù)字處理而言,腦電信號頻率不超過100Hz,屬于低頻信號,需要處理的數(shù)據(jù)量有限,對于16 通道的腦電信號的數(shù)據(jù)運(yùn)算,按每通道采樣頻率1000Hz 計(jì),系統(tǒng)需要每個(gè)采樣點(diǎn)在62.5us 完成采樣、運(yùn)算及數(shù)據(jù)傳輸。實(shí)驗(yàn)中我們試用了TMS320LF2407DSP。從效果來看,它可以滿足速度上的要求,而從系統(tǒng)的性價(jià)比及功能的可擴(kuò)展性來看,TMS320LF2407DSP 體現(xiàn)了其獨(dú)特的優(yōu)勢。
TMS320LF2407DSP 是TI 公司在TMS320C2000TM 平臺下的一種定點(diǎn)通用DSP 芯片。
內(nèi)部采用高性能CMOS 技術(shù),供電電壓降為3.3V,降低了控制器的功耗;執(zhí)行速度最高可達(dá)
40MIPS,具有較好的數(shù)字信號實(shí)時(shí)控制及處理能力;其片內(nèi)有高達(dá)32K 字的FLASH 程序存儲器,保證了程序代碼燒寫的方便;有高達(dá)40 個(gè)可單獨(dú)編程或復(fù)用的通用輸入/輸出引腳,可擴(kuò)展多個(gè)并行外設(shè)。TMS320LF2407DSP 集微控制器與微處理器于一體,能可靠地應(yīng)用于多通道生物電信號的數(shù)字處理系統(tǒng)中[2]。