一种基于FPGA的诱发电位仪系统研究与设计

　　2．4 信号传输控制模块

　　在FPGA内部将完成诱发电位仪同步信号发生模块、A／D转换器的控制、USB传输控制端口和上位机命令解析模块，从而形成一整个诱发电位仪核心处理控制模块，可以方便地使用各个模块来完成外围器件的初始化、工作模式配置和系统的数据传输。图4为信号传输控制流程图。

　　2．5 数字信号处理模块

　　数字信号处理模块集成到FPGA中，可以将算法拆分，形成大规模的数字信号处理并行结构，将极大地提高处理速度，且性能不会下降，如模式识别算法、盲源分离算法等，均比较适合集成到FPGA中实现。在前置模拟电路放大之前，脑电信号为微弱混杂的信号，需要做一些滤波处理，而此处可以将前段部分的带通滤波电路转化为数字滤波器，设置到FPGA芯片中去，可简化电路结构，使系统整体体积大大减小。本设计在FPGA芯片中搭建了四阶无限脉冲数字滤波器，其系统传递函数H(z)如下：

　　将诱发电位信号放大模／数转换之后的数据实时经过滤波，实现信号的前置处理，经测试效果良好。利用FPGA的并行性，在每个通道设置一个数字滤波器，大大增强了系统实时性，而且可探索自适应、小波数字滤波器等设计，在硬件层次提高系统的处理能力。

　　3 高精度多通道模／数转换器ADSl258

　　在诱发电位仪采集系统中，模／数转换模块芯片的选取对整个采集系统的结构和性能影响非常大，本文模／数转换芯片选用ADSl258器件，使得本系统达到多通道高分辨率的要求。

　　3．1 ADSl258的主要特点

　　ADSl258是16通道24位分辨率的低噪声模／数转换芯片，全量程5 V的单端输入范围或者±2．5 V的真双极输入，每个通道采样速率最高23．7 KSPS(16通道同时采样)，单个通道采样最高可达400 KSPS，通过SPI兼容接口进行工作模式配置和串行数字通信，使用方便。选用此芯片，电压分辨率即可达到1 μV，因此信号放大和调理预处理电路的放大倍数只要100倍就可满足诱发电位仪的技术要求，大大简化了前级电路。