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1、第一讲 关于本课程,牛金海,本讲主要内容 一、大纲 二、考核 三、本课程能学到什么？ 四、学习建议 五、SJTU BME-TI 联合DSP实验室介绍 六、未来规划,一、大纲,本课程的主要内容 1、嵌入式技术概述 2、嵌入式技术在生物医学工程中的应用 3、嵌入式处理器原理架构 1）8bitMCU - MCS8051为例 2）16bitMCU - MSP430为例 3）32/64bitMCU ARM为例 4、嵌入式系统的指令以及ASM编程（以8位机为例）,一、大纲,5、嵌入式系统的外围设备 1）AD and DA 2）定时器timer 3）DMA 4）IO 5）UART 6）HWI等 7）其他外设
2、 6、基于嵌入式系统的心电，脑电，血氧采集系统实例,芯片-平台-应用,二、考核,1、期中30%，期末40%，作业以及课堂表现10%，(课件建设)，实验20% 2 、宗旨：花最少的时间，学习最多的知识。提高课堂效率； 考核：体现公平的原则； 我的联系方式 电话：13651621236 Mail：,参考资料,MSP430系列16位超低功耗单片机原理与实践(附光盘TI MSP430中国大学计划教材) 作者：沈建华/杨艳琴，市场价： ￥48 元 博库价：￥ 40.8元 折扣： 85折 立即节省：￥ 7.2 元 ISBN：9787811243673 出版社：北京航空航天大学 2008-07-01 第1版
3、 2008-07-01 第1次印刷 开 本：16开 页 数：447页,参考资料,作 者： 沈建华，杨艳琴，翟晓曙 编著 出 版 社： 清华大学出版社 出版时间： 2004-11-1 字 数： 620000 版 次： 1 页 数： 433 印刷时间： 2005-8-1 开 本： 印 次： 纸 张： 胶版纸 I S B N ： 9787302099123 包 装： 平装,参考资料,MSP430系列16位超低功耗单片机实践与系统设计(附光盘)/TI MSP430大学计划教材作者: 扬艳琴 / 沈建华 / 翟骁曙 ISBN: 9787302103264 页数: 228 定价: 27.0 出版社: 清华
4、大学出版社 装帧: 平装 出版年: 2005-4-1,英文的电子文档,MSP430x4xx Family user guider 文件名为：slau056g.pdf MSP430x43x1, MSP430x43x, MSP430x44x,MIXED SIGNAL MICROCONTROLLER. 文件名msp430f449.pdf MSP430 IAR Embedded，Workbench IDE User Guide ，文件名为：IAR for430 in English.pdf,四、学习建议,1、提高课堂效率，紧跟老师的思路； 2、反复实践，温故知新； 3、尽早熟悉实验平台； 4、多跑程序
5、；,五、SJTU BME-TI 联合DSP实验室,网址：http:/ 实验室方向： 1.提供专业的TI DSP以及MSP430技术服务以及在生物医学工程领域的解决方案。 2.开展与DSP以及MSP430相关的项目的技术合作。 3.免费提供与DSP以及MSP430相关的技术咨询。 4.与TI联合培养，培训DSP高级技术人才。,实验室概况,实验室概况上海交通大学生物医学实验室成立于2007年，是一个年轻朝气的集体。实验室系上海交通大学与美国德州仪器公司合作建立的DSP联合实验室，坐落于上海交通大学闵行校区的逸夫科技楼中。实验室刚刚成立，已树立于以培养宽基础，多方向，综合素质高，实践与创新能力强的综
6、合素质人才为目标。注重实验器的软硬件设计以及人才的理论教学环节，努力为学生营造一个充分的实验室实习环境。实验室同时引进“开放性”，“创新性”，“网络化”等现代化实验室教学观和手段，注重培养学生的兴趣和活动能力，确保实验室为培养高素质工程应用型人才，创新型人才，营造良好的工程训练环境，逐步把实验室建设成为一个DSP技术应用领域人才培养基地。,实验室概况,实例“便携式无线心电采集自动诊断”解决方案,1、概述： 本系统以MSP430FG439超低功耗微处理器为核心，结合低功耗射频收发器CC2500，实现了心电数据的采集、处理以及无线传输。点阵LCD显示操作界面、心电波形和相关结果。在处理器检测到异常
7、波形时，可以将数据无线传输到上位机进行进一步的诊断，这种方式使得无线便携成为可能。由于采用了高集成度的微处理器，本系统的心电采集前端模拟放大电路得到了很大的简化。该系统采集的心电波形特征波明显，可用作相关疾病的智能诊断。本系统具有功耗低、体积小、精度高、使用方便等特点。,2、系统框图,图1系统工作设想,3、硬件设计：,用户通过点阵LCD观察基本的心电信息，例如：心电波形、心率等，一旦MSP430中央处理器诊断到可能存在不正常，可以将心电数据无线传送到其他对等接收设备，如个人电脑、PDA或手机等，再由上位机或医生给出进一步的诊断。使用者可以随身携带该装置，随时随地监护自己心脏的健康状况。系统工作
8、框架如图所示 ：,原始心电信号经前置差动放大5倍后，在MSP430中进行后续的处理，包括100倍的主级放大、采样率为360的12位AD采样以及数字信号处理，处理后的信号可以通过无线传输到相应的接收装置，也可以直接在本地的点阵LCD上显示。图7为硬件设计框架图。 ECG信号是一种低频率的微弱双极性信号，信号的主要成分集中在0.05150Hz，幅度为10uV4mV（典型值为1mV）。总的来说心电信号的采集主要就是对有效电信号进行放大，同时限制干扰信号。在本设计中，参考TI的技术应用设计，心电信号的放大分前置放大和主级放大两步进行。其中，前置差动放大增益选取为5，主级运算放大倍数为1005。采样率设
9、置为360，满足R点检测的要求。图8为信号采集电路的示意图，可以看出整个硬件电路中仅有仪表放大器INA321和微控制器MSP430两个芯片。,图9（a）为装置实际工作图，在操作菜单中选择本地工作模式，进行心电的采集和显示。可以双手捏住电路板上的焊盘，或者选择电极导联连接。在点阵LCD上会动态显示细心电波形和简单诊断信息。也可以选择将心电数据传输到电脑上进行后续处理。鉴于单导联的个体差异，采用本文中的装置对不同受试者进行心电采集测试，图9（b）为其中两组心电波形（由PC端的程序显示）。 设计通过选取高集成度的微控制器芯片使外围电路设计变得十分简单，在硬件设计上并没有加入过多的滤波电路，前端模拟电
10、路主要实现放大的功能。通过微处理器对信号进行数字处理弥补硬件电路简化可能带来的影响。低功耗的射频收发器和无线协议，结合低功耗设计的微控制器使装置整体的功耗大大降低。而程序软件设计中也充分考虑了低功耗因素，进一步降低了功耗。同时，功耗的降低使装置可以在干电池供电的条件下工作，满足了便携性要求。通过现阶段的工作，已经基本实现了小型便携式心电采集系统的开发。使用者可以通过两手拇指捏住电极或者采用电极导联测量标准导联心电图。可以通过按键选择工作模式，本地LCD显示实时心电波形与心率，在检测到异常波形时可通过无线进行数据传输。,六、未来规划,我们出去走向社会： 代表：自己 代表：交大 代表：中国人,学生
11、物医学工程将来能做些什么？,我院生物医学工程的方向: 1. 新型医学仪器 2. 生物系统工程 3. 激光与光子生物学 4. 信息医学工程 5. 生物材料与纳米技术 6. 医学影像 7. 生物力学,生物医学工程专业培养的是 什么样的人才,复合型人才！ 懂工程，医学，生物，材料，计算机，信息技术！ 全才？庸才？ 如果BME不是你的兴趣与追求？ 不要浪费自己的青春？,知名校友,理邦的张浩总经理， 张浩从上海交大生物工程系研究生毕业后来到国内最早从事现代化医疗器械研发和生产的国有企业深圳安科工作，此后就没有离开过医疗器械行业。1995年，渴望创立一番事业的张浩离了开安科，与另外两位创始人谢锡城、祖幼冬
12、一起开始了13年的创业历程。2005年以来，理邦的公司员工规模、销售收入和营业利润都翻了三番，销售收入保持50%左右的年增长率。目前，理邦公司员工总数640人，已经覆盖了产科监护设备、心电生理设备以及血流及经颅多普勒设备等五大领域。2008年的销售收入有望达到2亿元人民币，尽管第三季度之后受国际经济形势影响，海外销售增长趋缓，但是理邦2008年全年仍然有望能实现45%的增长。,迈瑞的老总：徐航 1991年从清华大学生物医学工程专业硕士毕业，徐航一直致力于我国自主知识产权的医疗仪器的技术开发，负责并成功研制了我国第一台自主知识产权的彩色B型超声诊断仪，并因此于1990年获得国家科技进步二等奖。2007年，徐航领导迈瑞研发团队完成的“高性能全自动生化分析仪关键技术及系列产品的研发与产业化”项目再次获得国家科技进步二等奖。,迈瑞的老总：成明和 徐航、成明和和总裁李西廷被称为迈瑞的“三剑客”。 成明和 - 2007胡润百富榜: 第760名 2007 财富（亿）：8,本节思考题,本课程包括哪些主要内容？ 你了解基于MSP430单片机的便携式心电监护装置架构么？ 你将来的职业规划是什么？,End,Thanks,