基于Cortex-M3处理器的红外脉搏数据采集系统的设
基于Cortex-M3处理器的红外脉搏数据采集系统的设计
基于Cortex-M3处理器的红外式脉搏数据采集系统，详细阐述了红外式脉搏传感器、抗混叠滤波调理电路和
STM32F103VET6处理器等软硬件设计的技术要点。此外，基于内置USB接口模块，系统实现了与上位机之间实时快速的数据通信。测试结果表明，系统采集的脉搏波形清晰，满足病理分析对脉搏波形的要求。
设计了一种基于Cortex-M3处理器的红外式脉搏数据采集系统，详细阐述了红外式脉搏传感器、抗混叠滤波调理电路和STM32F103VET6处理器等软硬件设计的技术要点。此外，基于内置USB接口模块，系统实现了与上位机之间实时快速的数据通信。测试结果表明，系统采集的脉搏波形清晰，满足病理分析对脉搏波形的要求。
从脉搏波信号中提取人体的生理病理信息作为临床诊断和治疗的依据，历来都受到中外医学界的重视。脉搏波信号包含了大量的具有临床医学参考意义的信息，准确、高效的采集和分析处理脉搏波信号对观测人体生理病理信息有着重要意义[1-2]。但是，掌握中医诊脉技巧难度较大，不仅需要名医的指导传授，更需要长时间的经验积累。可以看到，随着现代生物医学的发展，借助仪器仪表实时获取脉搏信息，不仅能精确绘制脉搏波形，同时能进行频谱分析。而受到仪器自身体积和销售价格的限制，脉象仪无法得到广泛的应用。
本文采用HKG-07B型红外脉搏传感器获取人体指尖脉搏波信号，并基于Cortex-M3内核的微控制器进行数据采集、分析与传输工作，可实现对患者的长时间实时监护，利用上位机将存储数据提交到专业医疗机构做进一步的分析和诊断。
系统中，处理器所承担的工作任务较为繁重，既要实时的完成对前级输入信号的数字化转换，同时还要对脉搏波形数据进行波形特征提取与识别，将转换的脉搏波形数据以及波形特征提取、识别结果通过USB接口上传至PC机系统。而系统所采用的STM32F103VET6芯片是一款基于Cortex-M3内核的32位处理器。该芯片内部资源丰富，集成USB、I2C和CAN等多种接口模块，以及12位精度的AD转换器和DMA控制器等功能模块[7]，运行速度快，最大时钟频率可达72MHz，而且功耗低，非常适合于本系统中。
信号调理电路设计
比较巴特沃斯、贝赛尔及切比雪夫低通滤波器的幅频、相频特性[9-10]，可以得出，巴特沃斯滤波器有着最为平坦的通带幅值响应，但高于截止频率的衰减度略小，相位线性度略差;贝赛尔滤波器的相位特性最好，但高于截止频率的衰减度最小，且通带幅值响应较差;而切比雪夫滤波器在高于截止频率时有着最大的衰减度，但相位线性度最差，且在通带范围内会发生谐振现象。由于脉搏波滤波电路要求良好的相位线性特征，同时要求幅度响应的平坦度要好，这两方面的参数要求使得巴特沃斯滤波器成为一个最佳的选择。
直接存储器存取(DMA)用来提供在外设和存储器之间或者存储器和存储器之间的高速数据传输。本设计使用DMA1的通道1进行数据传输，配置为最高优先级循环传输模式。无须CPU干预，数据可以通过DMA快速地移动，节省了CPU的资源来完成对脉搏波形数据进行波形特征提取与识别操作。
