基于FPGA的心音信号采集系统设计

2.3 A/D转换电路

AD9280是一款单芯片、8 bit模数转换器(ADC)，采用单电源供电，内置一个片内采样保持放大器和基准电压源。它采用多级差分流水线架构，数据速率达32 MS/s，在整个工作范围内保证无失码。输入经过设计，使成像和通信系统的开发更加轻松。用户可以选择各种输入范围和偏移，并可以通过单端或差分方式驱动输入。AD9280具有一个片上可编程基准电压源。也可以使用外部基准电压，以满足应用的直流精度与温度漂移要求。采用+2.7 V~+5.5 V电源供电，非常适合高速应用中的低功耗操作。额定温度范围为-40℃~+85℃工业温度范围。A/D转换电路如图6所示。

2.4 FPGA控制串口通信

结合项目的现有设备DB2C8核心板，将信号放大电路和A/D转换电路经过DB2C8核心板的扩展口，把A/D转换的数据传送到FPGA芯片EP2C8Q208，A/D转换的采样时钟由FPGA来控制，利用FPGA的FIFO存储器存储A/D转换的数据，然后控制串口通信的波特率为115 200 b/s，进行实时传输。FPGA仿真波形如图7所示。FIFO为异步读写，FIFO写时钟速率为8 kHz，读速率为60 MHz，串口通信的波特率设置为115 200 b/s，如图7所示，PORT_txd为串口输出，q为FIFO的读数。

本采集系统在FPGA的控制下能够快速、便捷地采集心音信号数据，由采集的数据画出的波形如图8所示。本系统数据传输速率高，能在噪声背景下提取出有用的心音信号，使得心音的采集更加方便，心音库的建立变得切实可行。