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GD32 MCU开发板Workshop报告_脑电波采集
CupHunter
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发表于2019-05-22 09:29:28 | 只看该作者
1# 电梯直达

 

GD32 MCU 开发板 Workshop 报告

一、 方案简介

本方案基于 GD32F350 Cortex-M4 内核的 MCU 为主控,脑电波采集前端由三个干电极组成,为了保证脑电信号采集的准确性,采集到的信号通过较短屏蔽线进行传输,并需要进行前级处理之后才能发送到云端进行数据处理。首先需要对采集到的信号进行前级放大,使其达到伏的量级,为后级信号处理做好准备;由于存在50Hz的工频干扰,因此还需采用陷波电路进行滤波;滤波完成后,通过ADC转化为数字信号,再通过Wi-Fi模块发送到云端。本系统选用TI公司产的适用于EEG和生物电势测量的低噪声24位模数转换器。该芯片内部集成了可编程放大器以及24位高精度ADC,使用方便,可通过SPI协议直接与MCU处理器通信。同时,该芯片还具有通过引线功能检测电极接触是否良好的能力,且具有多种蒙太奇配置。在本产品中,由于采用参考蒙太奇配置方式,电极是相对于单个参考电极测量,并且该蒙太奇还可以计算出在连续蒙太奇中测量得到的波形,方法是找出相对于同一电极测量的两个电极波形之间的差异。

二、 GD32 MCU 产品的介绍

?  GD32 MCU 主要规格参数;  

?  Cortex-M4@108Mhz

?  Flash: 16KB/32KB/64KB/128KB

?  RAM: 4KB/8KB/16KB/16KB

?  Timer x6, UARTx2, SPIx2, I2Cx2

?  USB 2.0 FS OTG x1

?  12bits ADCx1 @2.6Msps (10 Channels)

?  Comparatorx2

?  12bits DACx1

?  QFN28/QFN32 /LQFP48/LQFP64

?  Working Voltage2.6V~3.6V

?  Working Temperature-40℃ ~ +85℃

 

 

?  GD32 MCU 各模块的性能优势;(下面为示例)

a)        GD32F350 从架构上看,内核采用 Arm Cortex-M4,中断控制器,DMA108Mhz SYS CLK。时钟来源也是多种,2 个外部晶体振荡器源:32.768khz 4M~32Mhz3 个内部 RC 振荡器:2 个高速 RC 振荡器(8Mhz 48Mhz), 1 32Khz 低速 RC 振荡器。由于采用

Arm 的架构,所以使用起来比较顺手,平台软件代码具有一致性;

b)       外设的类型和数量非常丰富:UARTx2I2Cx2SPIx2 TIMERx6; 各类定时器一共可产生超过 24 PWM,其中一个高级定时器可以产生 6 路互补的 PWM

c)        高速 SAR ADC@2.6Msps,保证整个采样到转换可以在 1us 内完成。芯片内置 2 个高速硬件比较器和 DAC,可以通过配置 DAC I/O 输出联系的电平,也可以使用 DAC 的输出和比较器配合使用,实现外部模拟电平触发的高速中断。

d)       GD32F350 还具备一个 USB 2.0 FS 接口,接口具备 OTG 功能,可是实现链接其他设备端进行高速通讯。

e)        GD32F350 的封装也有多种选择,QFN28/QFN32 /LQFP48/LQFP64, 由于本设计应用所需要的通讯速度不是太高,因此采用了 LQFP48 封装,既降低了焊接故障率,又能降低了开发者 DIY 的焊接难度。

   点击查看大图

三、 方案介绍+方案系统框图

本方案基于 GD32F350 Cortex-M4 内核的 MCU 为主控,脑电波采集前端由三个干电极组成,为了保证脑电信号采集的准确性,采集到的信号通过较短屏蔽线进行传输,并需要进行前级处理之后才能发送到云端进行数据处理。首先需要对采集到的信号进行前级放大,使其达到伏的量级,为后级信号处理做好准备;由于存在50Hz的工频干扰,因此还需采用陷波电路进行滤波;滤波完成后,通过ADC转化为数字信号,再通过Wi-Fi模块发送到云端。本系统选用TI公司产的适用于EEG和生物电势测量的低噪声24位模数转换器。该芯片内部集成了可编程放大器以及24位高精度ADC,使用方便,可通过SPI协议直接与MCU处理器通信。同时,该芯片还具有通过引线功能检测电极接触是否良好的能力,且具有多种蒙太奇配置。在本产品中,由于采用参考蒙太奇配置方式,电极是相对于单个参考电极测量,并且该蒙太奇还可以计算出在连续蒙太奇中测量得到的波形,方法是找出相对于同一电极测量的两个电极波形之间的差异。

脑电波采集硬件组成:

 点击查看大图 

 

 

四、 照片示例和功能的实现

ADS1299兼容串行外设接口(SPI)的串行接口,SPIMotorola公司推出的一种同步串行接口技术,是一种高速的,全双工,同步的通信总线。ADS1299通过SPI串行通信协议与MCU完成数据交互并发送至云平台,其数据交互过程一般遵循以下步骤:

1)主机启动发送过程,片选指定从机,送出时钟脉冲信号;主移位寄存器的数据通过SDO移入到从移位寄存器,同时从移位寄存器中的数据通过SDI移入到主移位寄存器中。

28/16个时钟脉冲过后,时钟停顿,主移位寄存器中的8/16位数据全部移人到从移位寄存器中,随即又被自动装入从接收缓冲器中,从机接收缓冲器满标志位和中断标志位置“1”。

3)同理,从移位寄存器中的8位数据全部移入到主寄存器中,随即又被自动装入到主接收缓冲器中,主接收缓冲器满标志位和中断标志位置“1”。

4)主CPU检测到主接收缓冲器的满标志位或者中断标志位置1后,读取接收缓冲器中的数据。同样,从CPU检测到从接收缓冲器满标志位或中断标志位置1后,读取接收缓冲器中的数据。

软件流程如下:

 

实验图片和视频:

 点击查看大图

 

 五、 代码分享

GD32 MCU开发板Workshop报告_脑电波采集.pdf 

wait31414
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发表于2019-05-22 10:52:58   |  只看该作者
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这哥们,好像单片机型号不对啊
老戈无敌
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发表于2019-05-23 18:23:50   |  只看该作者
3#
wait31414 发表于2019-05-22 10:52:58  2# 这哥们,好像单片机型号不对啊
你再找找。。
老戈无敌
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发表于2019-05-23 18:25:20   |  只看该作者
4#
复制来的忘了改了。。

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