本实用新型专利技术公开了一种基于MCU和DSP的高速数据处理系统，该系统硬件以MSP430F169型MCU为控制单元控制电路工作，以TMS320VC5402型DSP为运算处理单元负责逻辑运算部分，为了能够更加有效的发挥DSP的运算能力，分别采用了FLASH和SRAM芯片扩展DSP的数据空间和存储空间，并且用CPLD对存储空间的映射进行控制，以达到对映射地址动态控制的目的。本实用新型专利技术设计满足工业化、实用化和小型化要求，并留有丰富的扩展接口，便于后期功能的扩展。
【技术实现步骤摘要】
本技术属于生物医学信号处理领域，尤其涉及一种基于MCU和DSP的高速数据处理系统，以单片机与DSP双芯片的配置来实现高速数据处理功能，满足生物医学信号处理中对计算能力和实时性的要求，并留有丰富的扩展接口，便于后期功能的扩展。
技术介绍
随着社会的进步，人们的生活压力随着生活节奏的加快日趋增大。高节奏高强度的生活方式导致了人们对身体状况变化的忽略，往往延误了最佳的治疗时间。因此早期的，积极的，主动的预防成为了医疗器械发展的方向。嵌入式的医疗设备可以随时随地的对机体进行检测，有着体积小、重量轻、便于携带等优势，非常适合于日常检测，实现积极预防，提前治疗的目的。对人体的检测，实际上就是指对生物医学信号的检测与处理。生物医学信号处理，是指以生物医学信号(心电波、脑电波、脉搏波等)为样本，运用通用的信号处理的方法对其进行加工分析，来获取重要信息，进而对肌体的结构和功能进行分析，从而为疾病的诊断和自身健康状况的评估提供重要的依据的信号处理技术。对生物医学信号分析的目的，是为了确定信号在特征时间与频率尺度上的能量分布，以便从中提取出可用于疾病诊断的特征信息。它与一般信息科学中的信号处理分支有许多共同的基础，但是又有其本身的特性。生物医学信号主要是指人体所发出的各种声、光、电信号，属于强噪声背景下的低频微弱信号。由于受到人体诸多因素的影响，因而有着一般信号所没有的特点。信号弱，例如从母体腹部取到的胎儿心电信号仅105微伏。脑干听觉诱发响应信号小于ImV ;噪声强，由于人体自身信号弱，加之人体又是一个复杂的整体，因此信号易受噪声的干扰；频率范围一般较低，除心音信号频谱成份稍高外，其他电生理信号频谱一般较低；随机性强，生物医学信号来源于生物体，由于生物体是一个庞大而复杂的系统，且生物体的生理活动相互影响、相互渗透地交织在一起，这就造成了生物医学信号的非平稳性质，但这种非平稳性中恰恰隐藏了大量的生物体信息。处理信号的特点决定了系统硬件的选择。通过上面对生物医学信号的分析可以看出，进行生物医学信号处理对硬件的要求非常的高，体现在对计算部分的运算能力和实时处理能力要求非常的高，同时对系统的稳定性提出了很高的要求。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的缺陷和不足，本技术的目的在于，提供一种基于MCU和DSP的高速数据处理系统，该数据处理系统以单片机与DSP双芯片的配置来实现高速数据处理功能，满足生物医学信号处理中对计算能力和实时性的要求，并留有丰富的扩展接口，便于后期功能的扩展。为了实现上述任务，本技术采用如下的技术解决方案:一种基于MCU和DSP的高速数据处理系统，其特征在于，包括数据处理模块、电源模块、存储模块、看门狗复位电路、显示模块以及通讯模块；所述的数据处理模块由MSP430F169型MCU和TMS320VC5402型DSP组成，该MCU控制整个电路工作，该DSP负责逻辑运算和数据处理；所述的电源模块由TPS73HD318型电源芯片组成，完成5V输入1.8/3.3V混合输出；所述存储模块由AM29LV400型Flash芯片和CYC1021CV33型SRAM芯片组成，该存储模块用于扩展DSP的数据空间和存储空间，上述DSP使用EPM7032STC44型CPLD对存储空间的映射进行控制，以达到对映射地址动态控制的目的；所述看门狗复位电路采用MAX706PMJA型的专业监视芯片，有效监督3V系统的电压变化，针对DSP系统开发存在软件设置的看门狗，电路中连接了通用输入输出管脚B1，所述的显示模块由液晶显示器和键盘组成，完成信号处理结果的实时显示与记录；所述通讯模块采用串口和主机接口实现PC和DSP之间的通信，并预留了多个控制接口，利于后期对系统功能的扩展；所述DSP与MCU之间采用主机接口(HPI)的通信方式，该方式通过引脚连接就可以实现，这就有助于进一步的节省电路的空间；所述MCU使用异步接收/发送通信(UART)方式完成MCU与PC之间的数据交换，系统选用SIPEX的SP3220芯片保证电平匹配，其中R232-TX0是发送数据端，R232-RX0是接收数据端。本技术的有益效果是:信号处理要求的计算量比较高，并且由于要求实时测量，所以运算数据量极大，对处理器的要求很高，一般的单片机是很难满足要求的，因此需要高性能的DSP芯片来实现。以在生物医学信号处理中常用的自适应滤波器作为例子讨论，如果抽头为51200，阶数为L=5,每次抽头采取5个乘加运算(MAC)，则一共要采取51200*5=256000，若采取200Hz采样率，采样间隔为l/200=5ms，以TI公司的TMS320VC5402型DSP为例，进行一次MAC为10ns，则一次滤波运算的数据运算时间是256000*10=2.5ms,由此可以看到C54完全可以满足系统实时性的要求。从信号特征上来说，心电信号时域特征(波形的轮廓)明显，幅度比较微弱(mV级)，正常人心脏每分钟跳动65-75次左右，也就是说，它的频率不到IHz。但对于一些心脏病人来说，其谐波分量(QRS波群)频率可能达到10Hz左右，这就表明采样的频率不会过高，一般在200Hz左右。心电信号的处理对于精度没有很高的要求，一般8位左右的A/D就可以满足系统的需要，出于简化电路的考虑，实际选用较多的是MCU片上A/D。综上所述系统选用TI公司的MSP430F169，该芯片不但含有一个片内的12位A/D，还有一个12位D/A，能够方便的对处理后的数据转化为模拟信号。为了增强系统的扩展性，提高DSP的处理能力，系统增加了外置的FLASH和SRAM。C54x系列DSP只能同异步的存储器直接相接。并且TMS320VC5当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于MCU和DSP的高速数据处理系统，其特征在于，包括数据处理模块、电源模块、存储模块、看门狗复位电路、显示模块以及通讯模块；所述的数据处理模块由MSP430F169型MCU和TMS320VC5402型DSP组成，该MCU控制整个电路工作，该DSP负责逻辑运算和数据处理；所述的电源模块由TPS73HD318型电源芯片组成，完成5V输入1.8/3.3V混合输出；所述存储模块由AM29LV400型Flash芯片和CYC1021CV33型SRAM芯片组成，该存储模块用于扩展DSP的数据空间和存储空间，上述DSP使用EPM7032STC44型CPLD对存储空间的映射进行控制，以达到对映射地址动态控制的目的；所述看门狗复位电路采用MAX706PMJA型的专业监视芯片，有效监督3V系统的电压变化，针对DSP系统开发存在软件设置的看门狗，电路中连接了通用输入输出管脚BIO，所述的显示模块由液晶显示器和键盘组成，完成信号处理结果的实时显示与记录；所述通讯模块采用串口和主机接口实现PC和DSP之间的通信，并预留了多个控制接口，利于后期对系统功能的扩展。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：高飞，邓柳于勤，苏煜，郭荣斌，辛策，
申请(专利权)人：高飞，
类型：新型
国别省市：北京;11
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